AT527967A1 - On-board system of a vehicle and method for evaluating a SOH of a high-voltage battery - Google Patents
On-board system of a vehicle and method for evaluating a SOH of a high-voltage batteryInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bordsystem (100) und ein Verfahren zur Bewertung eines Alterungszustands (SOH) einer Hochspannungsbatterie (30) mit mehreren Batteriezellen (31). Funktionale Module des Bordsystems und Verfahrensschritte betreffen: ein Einstellen (11, S11) eines Entladeimpulses über einen Messwiderstand (22) und einen Halbleiterschalter (21); ein Messen (12, S12) von Zellspannungen einzelner Batteriezellen (31) in einer vorstimmten Frequenz; ein Bestimmen (13, S13) von Spannungsdifferenzen zwischen minimalen Zellspannungen und maximalen Zellspannungen; ein Bestimmen (14, S14) eines Innenwiderstands der Hochspannungsbatterie (30), und ein Bestimmen (15, S15) eines SOH basierend auf einem Kennfeld.The present invention relates to an on-board system (100) and a method for evaluating the state of aging (SOH) of a high-voltage battery (30) having a plurality of battery cells (31). Functional modules of the on-board system and method steps relate to: setting (11, S11) a discharge pulse via a measuring resistor (22) and a semiconductor switch (21); measuring (12, S12) cell voltages of individual battery cells (31) at a predetermined frequency; determining (13, S13) voltage differences between minimum cell voltages and maximum cell voltages; determining (14, S14) an internal resistance of the high-voltage battery (30), and determining (15, S15) an SOH based on a characteristic map.
Description
Hochspannungsbatterie High-voltage battery
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bordsystem eines Fahrzeugs zur Bewertung eines Alterungszustands (SOH) einer Hochspannungsbatterie mit mehreren Batteriezellen, und ein Verfahren zur Bewertung eines Alterungszustands einer Hochspannungsbatterie mit mehreren Batteriezellen, sowie eine Bewertungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens an einem Fahrzeug mit der Hochspannungsbatterie. The present invention relates to an on-board system of a vehicle for evaluating a state of aging (SOH) of a high-voltage battery with a plurality of battery cells, and a method for evaluating a state of aging of a high-voltage battery with a plurality of battery cells, as well as an evaluation device for carrying out the method on a vehicle with the high-voltage battery.
Im Stand der Technik ist es bekannt, einen Alterungszustand, d.h. einen State of Health (SOH) eines Batteriespeichers, wie z.B. einer Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs durch Messungen in Bezug auf einen Widerstand und/oder einer Kapazität zu verschiedenen Zeitpunkten der Batterienutzung einzuschätzen. Verfahren, die sich für eine autarke OfflineSchätzung an Bord eines Fahrzeugs eignen, sind in der Regel komplexer Natur, basieren auf individuellen Simulationsmodellen der Batterie und sind unter schwankenden äußeren Einflüssen, welche gegebenenfalls nicht ausreichend in einem Modell abgebildet werden, nicht sehr genau. Andere Schätzverfahren mit einer Methodik, die auf einer umfangreichen Datenbasis ansetzen, müssen in der Regel online durchgeführt werden und erfordern eine robuste Cloud-basierte Plattform sowie eine leistungsstarke und unterbrechungsfreie Datenverbindung zwischen der mobilen Anwendung und einem Rechenzentrum zur Durchführung In the prior art, it is known to estimate the state of health (SOH) of a battery storage system, such as a traction battery of an electrically powered vehicle, by measuring resistance and/or capacity at various points in time during battery use. Methods suitable for autonomous offline estimation on board a vehicle are generally complex in nature, based on individual simulation models of the battery, and are not very accurate under fluctuating external influences, which may not be adequately represented in a model. Other estimation methods with a methodology based on a comprehensive database must usually be performed online and require a robust cloud-based platform as well as a high-performance and uninterrupted data connection between the mobile application and a data center for implementation.
einer Online-Schätzung, was in mobilen Anwendungen problematisch sein kann. an online estimate, which can be problematic in mobile applications.
Der Alterungszustand von Batteriezellen in einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs oder auch in einem stationären Batteriespeicher stellt einen erheblichen Faktor zu dessen wirtschaftlichem Restwert und dessen technischer Leistungsfähigkeit, wie einer Reichweite oder Kapazität dar. Mit zunehmender Elektrifizierung des Verkehrs besteht demnach grundsätzlich Bedarf an Lösungen zur technischen Bewertung des Alterungszustands von größer dimensionierten, insbesondere The aging state of battery cells in a traction battery of a vehicle or in a stationary battery storage system represents a significant factor in its economic residual value and its technical performance, such as range or capacity. With increasing electrification of transport, there is therefore a fundamental need for solutions for the technical assessment of the aging state of larger-sized, particularly
hochspannungsfähigen Batteriespeichern. high-voltage battery storage systems.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Technik zu schaffen, die eine verbesserte It is an object of the invention to provide a technique which allows an improved
Genauigkeit und/oder eine flexiblere Anwendung in einer Bewertung eines Accuracy and/or a more flexible application in an assessment of a
ermöglicht. enabled.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Bordsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 8 oder einer The above object is achieved by an on-board system having the features of claim 1, a method having the steps of claim 8 or a
Durchführung des Verfahrens mit einer Bewertungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 18. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus Implementation of the method with an evaluation device having the features of claim 18. Further features and details of the invention emerge from
den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. the subclaims, the description and the drawings.
Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bordsystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets Features and details that are described in connection with the on-board system according to the invention naturally also apply in connection with the method according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention,
wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. mutual reference is or can be made.
Das erfindungsgemäße Bordsystem eines Fahrzeugs dient zur Bewertung eines Alterungszustands einer Hochspannungsbatterie mit mehreren Batteriezellen aufweisend: Spannungssensoren zur Erfassung von Zellspannungen einzelner Batteriezellen, und einen Stromsensor zur Erfassung eines Entladestroms der Hochspannungsbatterie; ein Batterieüberwachungsvorrichtung zur Überwachung eines Zustandes der Hochspannungsbatterie, mit Signalverbindungen zu den Sensoren und einem Prozessor zur Datenverarbeitung von erfassten Messwerten The on-board system of a vehicle according to the invention serves to evaluate the aging state of a high-voltage battery with several battery cells, comprising: voltage sensors for detecting cell voltages of individual battery cells, and a current sensor for detecting a discharge current of the high-voltage battery; a battery monitoring device for monitoring the state of the high-voltage battery, with signal connections to the sensors and a processor for data processing of detected measured values
aus den Sensoren. from the sensors.
Erfindungsgemäß ist eine Hochspannungs-Messschaltung zwischen Hochspannungspotenzialen der Hochspannungsbatterie geschaltet, mit einem Messwiderstand und einem Halbleiterschalter, für eine Einstellung eines definierten Entladungsimpulses an der Hochspannungsbatterie. Erfindungswesentlich ist, dass die Batterieüberwachungsvorrichtung umfasst: ein Entladungs-Einstellmodul zur Einstellung eines über die Hochspannungs-Messschaltung fließenden, vorbestimmten Entladestroms des Entladeimpulses, mit einer Signalverbindung zu dem Halbleiterschalter, für eine Ausgabe eines Ansteuerungssignales an den Halbleiterschalter; ein Entladungs-Messintervallmodul zur Messung von Zellspannungen einzelner Batteriezellen sowie von dem Endladestrom in vorbestimmten Intervallen oder in einer vorstimmten Frequenz mittels der Sensoren, und mit einem Speicher zur Speicherung von zeitgleich erfassten Messwerten der Zellspannungen und des Entladestroms unter Zuordnung einer Reihenfolge oder According to the invention, a high-voltage measuring circuit is connected between high-voltage potentials of the high-voltage battery, with a measuring resistor and a semiconductor switch, for setting a defined discharge pulse on the high-voltage battery. It is essential to the invention that the battery monitoring device comprises: a discharge setting module for setting a predetermined discharge current of the discharge pulse flowing through the high-voltage measuring circuit, with a signal connection to the semiconductor switch for outputting a control signal to the semiconductor switch; a discharge measuring interval module for measuring cell voltages of individual battery cells as well as the discharge current at predetermined intervals or at a predetermined frequency by means of the sensors, and with a memory for storing simultaneously recorded measured values of the cell voltages and the discharge current, assigning a sequence or
des Innenwiderstandes umfasst. of the internal resistance.
Gleichermaßen dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Bewertung eines Alterungszustands (SOH) einer Hochspannungsbatterie mit mehreren Batteriezellen, vorzugsweise an Bord eines Fahrzeugs. Erfindungswesentlich sind folgende Likewise, the method according to the invention serves to evaluate the state of aging (SOH) of a high-voltage battery with several battery cells, preferably on board a vehicle. The following are essential to the invention:
Verfahrensschritte: Process steps:
- Einstellen eines Entladeimpulses mit einem vorbestimmten Entladestrom, der, nach einem maximalen Ladezustand (SOC) der Hochspannungsbatterie, über einen Messwiderstand und einen Halbleiterschalter zwischen Hochspannungspotenzialen der Hochspannungsbatterie fließt, mittels dem - Setting a discharge pulse with a predetermined discharge current, which, after a maximum state of charge (SOC) of the high-voltage battery, flows via a measuring resistor and a semiconductor switch between high-voltage potentials of the high-voltage battery, by means of the
Halbleiterschalter; semiconductor switches;
- Messen von Zellspannungen einzelner Batteriezellen der Hochspannungsbatterie sowie von dem Entladestrom der Hochspannungsbatterie in vorbestimmten Intervallen oder in einer vorstimmten Frequenz mittels Spannungssensoren an einzelnen Batteriezellen und einem Stromsensor in einer elektrischen Verbindung mit der Hochspannungsbatterie, während einer Entladedauer des Entladestroms, und Speichern von zeitgleich erfassten Messwerten der Zellspannungen und des - Measuring cell voltages of individual battery cells of the high-voltage battery as well as the discharge current of the high-voltage battery at predetermined intervals or at a predetermined frequency by means of voltage sensors on individual battery cells and a current sensor in electrical connection with the high-voltage battery, during a discharge period of the discharge current, and storing simultaneously recorded measured values of the cell voltages and the
Entladestrom unter Zuordnung einer Reihenfolge oder Zeit in einem Speicher; Discharge current under assignment of a sequence or time in a memory;
- Bestimmen von Spannungsdifferenzen zwischen minimalen Zellspannungen und maximalen Zellspannungen unter den gespeicherten Messwerten der zeitgleich - Determination of voltage differences between minimum cell voltages and maximum cell voltages among the stored measured values of the simultaneously
erfassten Zellspannungen basierend auf einer empirischen Formel und recorded cell voltages based on an empirical formula and
Spannungsdifferenzen; voltage differences;
- Bestimmen eines Innenwiderstands der Hochspannungsbatterie aus dem zuvor bestimmten maximalen Spannungsdifferenz und dem Entladestrom, basierend auf - Determining an internal resistance of the high-voltage battery from the previously determined maximum voltage difference and the discharge current, based on
einer Formel, die das Ohm’sche Gesetz umfasst; und a formula that includes Ohm’s law; and
- Bestimmen eines SOH der Hochspannungsbatterie aus dem bestimmten Innenwiderstand basierend auf einem Kennfeld, das eine Zuordnung von Werten des SOH der Hochspannungsbatterie zu Werten des Innenwiderstandes umfasst. - Determining an SOH of the high-voltage battery from the determined internal resistance based on a map that includes an assignment of values of the SOH of the high-voltage battery to values of the internal resistance.
Die Erfindung sieht somit erstmals ein Bordsystem für ein Fahrzeug vor, das einen zusätzlichen, dezidierten Hochspannungs-Schaltkreis in einer konventionellen Hochspannungs-Architektur von elektrischen Fahrzeugen umfasst. Dieser zusätzliche Schaltkreis in Form der zuvor bezeichneten HochspannungsMessschaltung enthält einen Widerstand, einen Halbleiterschalter und eine Sicherung, die je nach Designanforderungen ausgewählt und im Bordsystemen The invention thus provides, for the first time, an on-board system for a vehicle that includes an additional, dedicated high-voltage circuit in a conventional high-voltage architecture of electric vehicles. This additional circuit in the form of the aforementioned high-voltage measuring circuit contains a resistor, a semiconductor switch, and a fuse, which are selected according to design requirements and integrated in the on-board system.
dezidiert angeordnet, d.h. anwendungsspezifisch bereitgestellt und genutzt werden. arranged specifically, i.e. provided and used in an application-specific manner.
Verfahrenstechnisch sieht die Erfindung erstmals eine Hinterlegung von einfachen Formeln zum empirischen Vergleich von Messwert-Datenpunkten und dem Ohm’schen Gesetz zur Bestimmung eines Widerstands sowie von einem abschließenden Kennfeld mit Zuordnung zwischen einem final verarbeiteten Parameterwert und einem Bewertungswert des SOH vor. Dabei enthält das Kennfeld Ergebnisse aus vorab ermittelten experimentellen und empirischen Untersuchungen, die keinen Verarbeitungsaufwand in der Anwendung benötigen. In terms of process technology, the invention provides, for the first time, the storage of simple formulas for the empirical comparison of measured value data points and Ohm's law for determining a resistance, as well as a final characteristic map with a mapping between a final processed parameter value and an evaluation value of the SOH. The characteristic map contains results from previously determined experimental and empirical studies that require no processing effort in the application.
Als ein Vorteil der Erfindung umfasst die Methodik zur Bewertung des SOH mit Blick auf eine Offline-Anwendung keine komplexen Parametermodelle und Simulationen. Die Methodik kommt jedoch auch mit einer geringeren Datenbasis als herkömmliche Online-Anwendungen aus, wie sie beispielsweise in einem Laborumfeld oder Wartungsumfeld auftreten. Die Bewertung wird durch eine Erhebung und Auflösung an Messdaten zu einem kurzen Messvorgang gestützt wird, die einerseits sowohl eine hohe Genauigkeit in einem Bewertungsergebnis erlauben, und andererseits im Rahmen einer Leistungsfähigkeit zur Datenverarbeitung in aktuellen Bordsystemen, insbesondere Batteriemanagementsystemen, oder einer sonstigen mobilen oder stationären Anwendung offline und autark durchführbar ist. As an advantage of the invention, the methodology for evaluating the SOH with regard to an offline application does not involve complex parameter models and simulations. However, the methodology also requires a smaller data basis than conventional online applications, such as those found in a laboratory or maintenance environment. The assessment is supported by the collection and resolution of measurement data in a short measurement process, which, on the one hand, allows for a high degree of accuracy in an assessment result and, on the other hand, can be carried out offline and autonomously within the scope of data processing capabilities in current on-board systems, in particular battery management systems, or other mobile or stationary applications.
Als ein Vorteil der Erfindung bildet die Messdatenauflösung reale Parameter und As an advantage of the invention, the measurement data resolution represents real parameters and
Einflüsse mit hoher Genauigkeit ab, wobei jedoch die erhöhte Datenmenge der influences with high accuracy, although the increased amount of data
Messdatenauflösung nur einfachen Verarbeitungsoperationen ohne hohe Measurement data resolution only simple processing operations without high
Anforderungen an eine Verarbeitungskapazität unterzogen wird. requirements for processing capacity.
Ein weiterer Vorteil der Methodik besteht darin, dass das Kennfeld in dem Bordsystem oder sonstigen Anwendungsziel unter kurzem Verbindungsaufbau einer Datenverbindung jederzeit aktualisiert werden kann, wodurch jüngste Erkenntnisse aus einer zentralen Entwicklung der Bewertungstechnik stets in eine Verbesserung einer Genauigkeit des Ergebnis der Bewertungsverfahrens in lokalen Anwendung A further advantage of the methodology is that the characteristic map in the on-board system or other application target can be updated at any time by quickly establishing a data connection, whereby the latest findings from a central development of the evaluation technology can always be translated into an improvement in the accuracy of the result of the evaluation procedure in local application.
einfließen können. can be incorporated.
Dabei bestehen weitere Vorteile der Erfindung in einer flexiblen Anwendung der Bewertung, die wie zuvor beschrieben durch Implementierung in einem Batteriemanagementsystem eines Bordsystems mit der dezidierten Messschaltung, in einer Steuerung eines stationären Speichers, oder in Umsetzung einer mobilen oder stationären Bewertungsvorrichtung mit Datenschnittstelle, z.B. als Teil einer Wartungsausstattung eines Servicepersonals, offline erfolgen kann. Alternativ kann die Bewertung online erfolgen, durch ein Rechenzentrum eines Serviceproviders nach Übertragung von Messdaten aus einem Fahrzeug, aus der Bewertungsvorrichtung oder sonstigem Anwendungsziel. Further advantages of the invention include a flexible application of the evaluation, which, as described above, can be performed offline by implementing it in a battery management system of an on-board system with the dedicated measuring circuit, in a controller of a stationary storage device, or by implementing a mobile or stationary evaluation device with a data interface, e.g., as part of a service personnel's maintenance equipment. Alternatively, the evaluation can be performed online, by a service provider's data center after transmitting measurement data from a vehicle, from the evaluation device, or other application target.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Verwendung von Spannungssensoren an den Batteriezellen, welche in der Regel bereits als Teil eines Batteriemanagementsystems einer Traktionsbatterie im Fahrzeug oder A further advantage is the use of voltage sensors on the battery cells, which are usually already part of a battery management system of a traction battery in the vehicle or
gegebenenfalls an einem stationären Batteriespeicher vorhanden sind. if necessary, be available at a stationary battery storage facility.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Bordsystem einen Temperatursensor zur Erfassung einer Batterietemperatur aufweisen; wobei das hinterlegte Kennfeld eine spezifische Zuordnung der Werte des SOH der Hochspannungsbatterie zu den Werten des Innenwiderstandes in Abhängigkeit und/oder einer Bedingung von Werten der Batterietemperatur umfasst. According to one aspect of the invention, the on-board system may comprise a temperature sensor for detecting a battery temperature; wherein the stored characteristic map comprises a specific assignment of the SOH values of the high-voltage battery to the internal resistance values depending on and/or a condition of battery temperature values.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Bordsystem einen Spannungssensor zur Erfassung einer Ausgangsspannung der Hochspannungsbatterie aufweisen; According to one aspect of the invention, the on-board system may include a voltage sensor for detecting an output voltage of the high-voltage battery;
wobei das hinterlegte Kennfeld eine spezifische Zuordnung der Werte des SOH der The stored map provides a specific assignment of the values of the SOH of the
und/oder einer Bedingung von Werten der erfassten Ausgangsspannung umfasst. and/or a condition of values of the detected output voltage.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das hinterlegte Kennfeld eine spezifische Zuordnung der Werte des SOH der Hochspannungsbatterie zu den Werten des Innenwiderstandes in Abhängigkeit und/oder einer Bedingung von Werten des According to one aspect of the invention, the stored characteristic map can provide a specific assignment of the values of the SOH of the high-voltage battery to the values of the internal resistance depending on and/or a condition of values of the
Entladestromes umfassen. discharge current.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Prozessor des Batterieüberwachungsmoduls eine Verarbeitungskapazität aufweisen, die neue Messwertsätze aus den Messungen des Entladungs-Messintervallmoduls verarbeitet, die mit einer Frequenz von wenigstens 20 Hz mittels der Sensoren According to one aspect of the invention, the processor of the battery monitoring module may have a processing capacity that processes new sets of measured values from the measurements of the discharge measurement interval module, which are measured at a frequency of at least 20 Hz by means of the sensors
erfasst werden. be recorded.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Bordsystem ein Bedienelement zur Betätigung durch einen Nutzer umfassen, mit einer Signalverbindung zu der Batterieüberwachungsvorrichtung, wobei das Entladungs-Einstellmodul, das Entladungs-Messintervallmodul, das Spannungsdifferenz-Bestimmungsmodul, das Innenwiderstands-Bestimmungsmodul und das SOH-Bestimmungsmodul der Batterieüberwachungsvorrichtung mittels Betätigung des Bedienelementes aktiviert According to one aspect of the invention, the on-board system may comprise an operating element for operation by a user, having a signal connection to the battery monitoring device, wherein the discharge setting module, the discharge measurement interval module, the voltage difference determination module, the internal resistance determination module and the SOH determination module of the battery monitoring device are activated by means of operation of the operating element
werden. become.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Hochspannungs-Messschaltung eine Sicherung zum Schutz vor einem schädlichen Stromfluss zwischen den Hochspannungspotenzialen über die Hochspannungs-Messschaltung aufweisen, die According to one aspect of the invention, the high-voltage measuring circuit may comprise a fuse for protecting against harmful current flow between the high-voltage potentials via the high-voltage measuring circuit, which
mit dem Messwiderstand und dem Halbleiterschalter in Reihe geschaltet ist. connected in series with the measuring resistor and the semiconductor switch.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Verfahren die optionalen Schritte According to one aspect of the invention, the method may comprise the optional steps
umfassen: include:
- Messen einer Batterietemperatur mittels eines Temperatursensors an der - Measuring a battery temperature using a temperature sensor on the
Hochspannungsbatterie; und high-voltage battery; and
- Spezifisches Bestimmen des SOH der Hochspannungsbatterie aus dem bestimmten Innenwiderstand und der Batterietemperatur basierend auf einem Kennfeld, das eine spezifische Zuordnung der Werte des SOH der Hochspannungsbatterie zu den Werten des Innenwiderstandes in Abhängigkeit - Specific determination of the SOH of the high-voltage battery from the determined internal resistance and the battery temperature based on a map that allows a specific assignment of the values of the SOH of the high-voltage battery to the values of the internal resistance depending on
und/oder einer Bedingung von Werten der Batterietemperatur umfasst. and/or a condition of battery temperature values.
umfassen: include:
- Messen einer Batteriespannung mittels eines Spannungssensors an der - Measuring a battery voltage using a voltage sensor on the
Hochspannungsbatterie, und high-voltage battery, and
- Spezifisches Bestimmen des SOH der Hochspannungsbatterie aus dem bestimmten Innenwiderstand und der Batteriespannung basierend auf einem Kennfeld, das eine spezifische Zuordnung der Werte des SOH der Hochspannungsbatterie zu den Werten des Innenwiderstandes in Abhängigkeit und/oder einer Bedingung von Werten der Batteriespannung umfasst. - Specifically determining the SOH of the high-voltage battery from the determined internal resistance and the battery voltage based on a map that includes a specific assignment of the values of the SOH of the high-voltage battery to the values of the internal resistance as a function of and/or a condition of values of the battery voltage.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Verfahren den optionalen Schritt According to one aspect of the invention, the method may comprise the optional step
umfassen: include:
- Spezifisches Bestimmen des SOH der Hochspannungsbatterie aus dem bestimmten Innenwiderstand und dem Entladestrom basierend auf einem Kennfeld, das eine spezifische Zuordnung der Werte des SOH der Hochspannungsbatterie zu den Werten des Innenwiderstandes in Abhängigkeit - Specific determination of the SOH of the high-voltage battery from the determined internal resistance and the discharge current based on a characteristic map that allows a specific assignment of the values of the SOH of the high-voltage battery to the values of the internal resistance depending on
und/oder einer Bedingung von Werten des Entladestroms umfasst. and/or a condition of values of the discharge current.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Schritt des Messens und Speicherns zumindest der einzelnen Zellspannungen mittels der Spannungssensoren mit einer Frequenz von wenigstens 20 Hz durchgeführt werden. According to one aspect of the invention, the step of measuring and storing at least the individual cell voltages can be carried out by means of the voltage sensors at a frequency of at least 20 Hz.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Verfahren wenigstens einen der According to one aspect of the invention, the method may comprise at least one of the
initialen Schritte umfassen: Initial steps include:
- Aufladen der Hochspannungsbatterie auf den maximalen Ladezustand (SOC) der Hochspannungsbatterie durch Laden jeder einzelnen Batteriezelle bis zu einem Schwellenwert einer maximalen Zellspannung an der Batteriezelle, und/oder - Charging the high-voltage battery to the maximum state of charge (SOC) of the high-voltage battery by charging each individual battery cell to a threshold maximum cell voltage at the battery cell, and/or
- Abwarten einer vorbestimmten Ruhedauer, vorzugsweise einer Ruhedauer von 45 bis 60 Minuten, in der sich die Hochspannungsbatterie in einem Ruhezustand befindet, nach einem Erreichen des maximalen Ladezustands (SOC) der Hochspannungsbatterie. - Waiting for a predetermined rest period, preferably a rest period of 45 to 60 minutes, during which the high-voltage battery is in a rest state, after reaching the maximum state of charge (SOC) of the high-voltage battery.
umfassen: include:
- Starten des Verfahrens in Reaktion auf eine Betätigung eines Bedienelementes - Starting the process in response to an operation of a control element
durch einen Nutzer. by a user.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Verfahren einen der initialen Schritte According to one aspect of the invention, the method may comprise one of the initial steps
umfassen: include:
- Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen der Hochspannungsbatterie und - Disconnecting an electrical connection between the high-voltage battery and
einem Antriebsstrang mittels einem Trennschalter (BDU), und/oder a drive train by means of a disconnect switch (BDU), and/or
- Überprüfen eines Betriebszustandes des Fahrzeugs und einer elektrischen - Checking the operating status of the vehicle and an electrical
Verbindung zwischen der Hochspannungsbatterie und einem Antriebsstrang, und Connection between the high-voltage battery and a drive train, and
- Zulassen eines Startens des Verfahrens zur Bewertung eines Alterungszustands in Abhängigkeit einer Bedingung, dass sich das Fahrzeug in einem Ruhezustand befindet, und die elektrischen Verbindung zwischen der Hochspannungsbatterie und einem Antriebsstrang getrennt ist. - Allowing the method for assessing an ageing condition to be started depending on a condition that the vehicle is in a rest state and the electrical connection between the high-voltage battery and a powertrain is disconnected.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Verfahren den initialen Schritt According to one aspect of the invention, the method may comprise the initial step
umfassen: include:
- Überprüfen, ob die Batterietemperatur der Hochspannungsbatterie innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs, vorzugsweise einem Temperaturbereich von 25 bis 30 °C, liegt mittels des Temperatursensors an der Hochspannungsbatterie; - Check whether the battery temperature of the high-voltage battery is within a predetermined temperature range, preferably a temperature range of 25 to 30 °C, using the temperature sensor on the high-voltage battery;
und and
- Zulassen eines Startens des Verfahrens zur Bewertung eines Alterungszustands in Abhängigkeit einer Bedingung, dass die Batterietemperatur innerhalb des - Allowing the process for assessing an ageing condition to be started depending on a condition that the battery temperature is within the
vorbestimmten Temperaturbereichs liegt. predetermined temperature range.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann eine Impulsdauer des Entladeimpulses 5 According to one aspect of the invention, a pulse duration of the discharge pulse 5
bis 10 Sekunden betragen. up to 10 seconds.
Ferner ist kann das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Bewertungsvorrichtung zur Bewertung eines Alterungszustand der Hochspannungsbatterie an einem Fahrzeugs mit der der Hochspannungsbatterie durchgeführt werden. Die Furthermore, the method according to the invention can be carried out with an evaluation device for evaluating an aging state of the high-voltage battery on a vehicle with the high-voltage battery.
Bewertungsvorrichtung umfasst: einen Mikrocomputer zur Durchführung von Evaluation device comprises: a microcomputer for carrying out
Hochspannungsbatterie in dem Fahrzeug zu der Bewertungsvorrichtung. High voltage battery in the vehicle to the evaluation device.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Bewertungsvorrichtung eine Datenverbindung zu einer externen Datenverarbeitungseinrichtung aufweisen, welche wenigstens die Schritte S11 bis S$15 durchführt. According to one aspect of the invention, the evaluation device may have a data connection to an external data processing device which carries out at least steps S11 to S15.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale und Ausführungsformen jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination Further advantages, features, and details of the invention will become apparent from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features and embodiments mentioned in the claims and in the description may be used individually or in any combination.
erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch: be essential to the invention. They show schematically:
Fig. 1 ein Blockdiagramm des Bordsystems eines Fahrzeugs, in dem die Technik zur Bewertung eines SOH in einer ersten Ausführungsform der Erfindung umgesetzt ist; Fig. 1 is a block diagram of the on-board system of a vehicle in which the technique for evaluating an SOH in a first embodiment of the invention is implemented;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Bordsystems eines Fahrzeugs und einer daran angeschlossenen Bewertungsvorrichtung, in der die Technik zur Bewertung eines SOH in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung Fig. 2 is a block diagram of an on-board system of a vehicle and an evaluation device connected thereto, in which the technique for evaluating a SOH in a second embodiment of the invention
umgesetzt ist; is implemented;
Fig. 3 ein Flussdiagramm zu einem beispielgebenden Ablauf von Fig. 3 is a flow chart of an exemplary process of
Verfahrensschritten zur erfindungsgemäßen Bewertung eines SOH; und Method steps for the inventive evaluation of an SOH; and
Fig. 4 einen zeitlichen Verlauf und gegenseitigen Zusammenhang von einer Zellspannung und einem Entladestrom während einer impulsartigen Entladung über die Messschaltung. Fig. 4 shows a time course and mutual relationship of a cell voltage and a discharge current during a pulsed discharge via the measuring circuit.
In Fig. 1 zeigt in einer ersten Ausführungsform der Erfindung ein Blockdiagramm zu den wesentlichen Komponenten eines Bordsystems 100 eines Fahrzeugs. Das In Fig. 1, in a first embodiment of the invention, a block diagram of the essential components of an on-board system 100 of a vehicle is shown.
Bordsystem 100 umfasst eine Batterieüberwachungsvorrichtung 10 oder auch On-board system 100 comprises a battery monitoring device 10 or
Zwischen der Hochspannungsbatterie 30 und der Trennvorrichtung 40 ist in der Hochspannungsversorgungstrecke, d.h. zwischen den Potenzialanschlüssen der Hochspannungsbatterie 30 eine dezidierte Hochspannungs-Messschaltung 20 angeordnet. Die Hochspannungs-Messschaltung 20 umfasst einen Messwiderstand 22, einen Halbleiterschalter 21, d.h. einen Leistungselektronik-Transistor und eine Sicherung (nicht dargestellt), die zwischen den Potenzialen der A dedicated high-voltage measuring circuit 20 is arranged between the high-voltage battery 30 and the isolating device 40 in the high-voltage supply path, i.e., between the potential terminals of the high-voltage battery 30. The high-voltage measuring circuit 20 comprises a measuring resistor 22, a semiconductor switch 21, i.e., a power electronics transistor, and a fuse (not shown), which is connected between the potentials of the
Hochspannungsbatterie 30 in Reihe geschaltet sind. High voltage battery 30 are connected in series.
In der Hochspannungsbatterie 30 sind eine Vielzahl von Batteriezellen 31 in Batteriemodulen (nicht dargestellt) gruppiert und elektrisch miteinander verschaltet, so dass eine Batteriespannung oder Ausgangsspannung von z.B. 400 V oder 800 V zwischen den Potenzialanschlüssen der Hochspannungsbatterie 30 anliegt. An mehreren oder vorzugsweise allen Batteriezellen 31 ist an den Ableitern der Batteriepole ein Zellspannungssensor 32 angeordnet, der die Zellspannung der betreffenden Batteriezelle 31 misst. Zudem ist in einer elektrischen Verbindung zu den Potenzialanschlüssen ein Stromsensor 33 angeordnet, der einen Batteriestrom oder Ausgangsstrom, d.h. nachfolgend insbesondere den Entladestrom, der aus der Hochspannungsbatterie 30 entladen wird, misst. In einer Modifikation der Erfindung kann dieser Stromsensor auch in der Hochspannungs-Messschaltung 20 angeordnet sein. Darüber hinaus ist optional an der Hochspannungsbatterie 30 oder der Hochspannungs-Messschaltung 20 ein Spanungssensor (nicht dargestellt) zur Erfassung der Ausgangsspannung an den Potenzialanschlüssen oder der Hochspannungsversorgungsstrecke der Hochspannungsbatterie 30 angeordnet. Ebenso ist optional ein Temperatursensor zur Erfassung einer Batterietemperatur in oder an der Hochspannungsbatterie 30 angeordnet. In the high-voltage battery 30, a plurality of battery cells 31 are grouped in battery modules (not shown) and electrically interconnected, so that a battery voltage or output voltage of, for example, 400 V or 800 V is present between the potential terminals of the high-voltage battery 30. A cell voltage sensor 32 is arranged on the arresters of the battery poles of several or preferably all battery cells 31, which measures the cell voltage of the respective battery cell 31. Furthermore, a current sensor 33 is arranged in an electrical connection to the potential terminals, which measures a battery current or output current, i.e., subsequently, in particular, the discharge current discharged from the high-voltage battery 30. In a modification of the invention, this current sensor can also be arranged in the high-voltage measuring circuit 20. Furthermore, a voltage sensor (not shown) for detecting the output voltage at the potential terminals or the high-voltage supply line of the high-voltage battery 30 is optionally arranged on the high-voltage battery 30 or the high-voltage measuring circuit 20. Likewise, a temperature sensor for detecting a battery temperature is optionally arranged in or on the high-voltage battery 30.
Fig. 2 zeigt in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung eine Bewertungsvorrichtung 200, die an ein herkömmliches Bordsystem eines Fahrzeugs, das ebenfalls wesentliche, zuvor beschriebene Komponenten umfasst, angeschlossen ist. In Unterscheidung zu der ersten Ausführungsform umfasst die Bewertungsvorrichtung 200 die Hochspannungs-Messschaltung 20 als eigenen Bestandteil, wobei diese mittels geeigneter Klemmen mit den Potenzialanschlüssen der Hochspannungsbatterie 30 oder mittels fahrzeugseitig bereitgestellter Serviceanschlüsse mit der Hochspannungsversorgungstrecke des herkömmlichen Fig. 2 shows, in a second embodiment of the invention, an evaluation device 200 which is connected to a conventional on-board system of a vehicle, which also includes essential components described above. In contrast to the first embodiment, the evaluation device 200 comprises the high-voltage measuring circuit 20 as a separate component, which is connected by means of suitable terminals to the potential terminals of the high-voltage battery 30 or by means of service connections provided on the vehicle side to the high-voltage supply line of the conventional
Bordsystems des Fahrzeugs elektrisch verbunden wird. electrically connected to the vehicle's on-board system.
Die Bewertungsvorrichtung 200 umfasst eine Datenschnittstelle 230, wie z.B. ein CAN Bus oder ähnliche Dateninfrastruktur, die über einen entsprechenden Anschluss einer fahrzeugseitigen Datenschnittstelle mit der Batterieüberwachungsvorrichtung 10 oder direkt mit den Sensoren 32, 33 verbunden ist. Somit steuert die Bewertungsvorrichtung 200 einen impulsartigen Entladungsvorgang der Hochspannungsbatterie 30 über die HochspannungsMessschaltung 20 und erlangt Messwerte, die von den Sensoren 32, 33, im Fahrzeug, insbesondere in der Hochspannungsbatterie 30 angeordnet sind, über die Datenschnittstelle 230. Eine nachfolgende Verarbeitung von Daten der Messwerte erfolgt entweder in einem Mikrocomputer, dessen Hardware und Software entweder The evaluation device 200 comprises a data interface 230, such as a CAN bus or similar data infrastructure, which is connected via a corresponding connection of a vehicle-side data interface to the battery monitoring device 10 or directly to the sensors 32, 33. Thus, the evaluation device 200 controls a pulsed discharge process of the high-voltage battery 30 via the high-voltage measuring circuit 20 and obtains measured values from the sensors 32, 33 arranged in the vehicle, in particular in the high-voltage battery 30, via the data interface 230. Subsequent processing of the measured values takes place either in a microcomputer, whose hardware and software are either
die gleichen funktionalen Abschnitte der zuvor benannten Module 11, 12, 13, 14 und the same functional sections of the previously named modules 11, 12, 13, 14 and
15 aus der Batterieüberwachungsvorrichtung 10 umfasst. Alternativ, in einer 15 from the battery monitoring device 10. Alternatively, in a
Modifikation der zweiten Ausführungsform werden die Daten über eine Modification of the second embodiment, the data is transmitted via a
Datenverbindung an ein externes Rechenzentrum übermittelt. Die Data connection to an external data center. The
Bewertungsvorrichtung 200 oder das externe Rechenzentrum führen offline bzw. Evaluation device 200 or the external data center perform offline or
online die zu den aufgeführten Module gleichartig bezeichneten Verfahrensschritte online the procedural steps similar to the listed modules
zur Bewertung des SOH durch, die nachstehend beschrieben sind. to assess the SOH, which are described below.
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm mit einer beispielgebenden Reihenfolge von initialen Schritten (gestrichelt dargestellt), optionalen Schritten und essenziellen Schritten des Bewertungsverfahrens. Fig. 3 shows a flowchart with an exemplary sequence of initial steps (shown in dashed lines), optional steps and essential steps of the evaluation procedure.
Zunächst wird in einem Initialen Schritt S70 die Hochspannungsbatterie 30 vollständig aufgeladen, d.h. bis ein Ladezustand oder State of Charge (SOC) im Wesentlichen bei 100 % in Bezug auf einen anwendungsspezifischen zulässigen Betriebsbereich liegt. Um diesen Ladezustand zu erreichen, wird jede Batteriezelle 31 geladen und erst von einem Ladestrom getrennt, wenn die jeweilige Zellspannung First, in an initial step S70, the high-voltage battery 30 is fully charged, i.e., until a state of charge (SOC) is substantially 100% with respect to an application-specific permissible operating range. To achieve this state of charge, each battery cell 31 is charged and only disconnected from a charging current when the respective cell voltage
einen vorbestimmten maximalen Schwellenwert erreicht hat. has reached a predetermined maximum threshold.
Danach wird in einem initialen Schritt S71 vorzugsweise eine Wartedauer von etwa 45 bis 60 Minuten abgewartet, während sich eine Betriebszustand der Hochspannungsbatterie 30 und ein Fahrzustand des Fahrzeugs in einem Ruhezustand befinden. In dieser Zeit kann sich die Hochspannungsbatterie 30 im Inneren auf eine bevorzugte Betriebstemperatur abkühlen. Mit einer Sicherstellung des Ruhezustands geht einher, dass in einem initialen Schritt S40 mittels der Trennvorrichtung 40 eine elektrische Verbindung zwischen dem Antriebsstrang 50 Thereafter, in an initial step S71, a waiting period of approximately 45 to 60 minutes is preferably waited for, while an operating state of the high-voltage battery 30 and a driving state of the vehicle are in a rest state. During this time, the high-voltage battery 30 can cool down internally to a preferred operating temperature. Ensuring the rest state is accompanied by the fact that, in an initial step S40, an electrical connection between the drive train 50 and the powertrain 50 is established by means of the separating device 40.
und der Hochspannungsbatterie 30 getrennt wird. and the high-voltage battery 30 is separated.
In einem bevorzugten initialen Schritt S60 wird die Bewertung des SOH durch einen Nutzerbefehl, beispielsweise in Form einer Betätigung eines Nutzers angefragt und In a preferred initial step S60, the evaluation of the SOH is requested by a user command, for example in the form of an actuation of a user and
ausgelöst. triggered.
In einem optionalen initialen Schritt S41 kann im Rahmen einer Sicherheitsfunktion nach einer Aktivierung der Bewertung des SOH zunächst geprüft werden, ob sich das Fahrzeug tatsächlich im Ruhezustand befindet, und ob der Antriebsstrang 50 tatsächlich von der Hochspannungsbatterie 30 getrennt ist. Ebenso kann in einem optionalen initialen Schritt S$80 zunächst überprüft werden, ob die Batterietemperatur, In an optional initial step S41, as part of a safety function, after activation of the SOH evaluation, it can first be checked whether the vehicle is actually in the idle state and whether the drive train 50 is actually disconnected from the high-voltage battery 30. Likewise, in an optional initial step S$80, it can first be checked whether the battery temperature,
die durch den Temperatursensor in oder an der Hochspannungsbatterie 30 erfasst which is detected by the temperature sensor in or on the high-voltage battery 30
wird, in einem bevorzugten Temperaturbereich von 25 °C bis 30 °C liegt. Die is in a preferred temperature range of 25 °C to 30 °C. The
Überprüfungen aus den Schritten S41 und S80 dienen als bevorzugte Checks from steps S41 and S80 serve as preferred
Voraussetzung oder als grundsätzliche Bedingung für einen Start der Bewertung des Prerequisite or as a fundamental condition for starting the evaluation of the
SOH. SOH.
In einem essenziellen Schritt S11 wird durch Ansteuerung und Regelung des Halbleiterschalters 21 ein Entladestromimpuls mit einer Rechteckform, also im Wesentlichen mit senkrechten Flanken und konstanter Stromgröße, über eine Impulsdauer oder Entladedauer des Entladestroms von etwa 5 bis 10 Sekunden, über die Hochspannungs-Messschaltung 20 mit dem Messwiderstand 22 zwischen den Hochspannungspotenzialen eingestellt. Die Ansteuerung des Halbleiterschalters 21 kann beispielsweise durch eine hochfrequente, also zeitlich hochauflösende Pulsweitenmodulation umgesetzt werden, zu der ein geeigneter Treiber in der Batterieüberwachungsvorrichtung 10 oder der Bewertungsvorrichtung 200 implementiert ist. In an essential step S11, by controlling and regulating the semiconductor switch 21, a discharge current pulse with a rectangular shape, i.e., essentially with vertical edges and a constant current magnitude, is set between the high-voltage potentials over a pulse duration or discharge duration of the discharge current of approximately 5 to 10 seconds via the high-voltage measuring circuit 20 with the measuring resistor 22. The control of the semiconductor switch 21 can be implemented, for example, by high-frequency, i.e., high-resolution pulse width modulation, for which a suitable driver is implemented in the battery monitoring device 10 or the evaluation device 200.
In einem zeitgleichen essenziellen Schritt S12 werden während der Dauer des Entladeimpulses in einer Frequenz von mindestens 20 Hz Zellspannungen einzelner Batteriezellen 31 mittels der Zellspannungssensoren 32 erfasst und abgespeichert. Zudem wird ein Verlauf des aus der Hochspannungsbatterie 30 über die Hochspannungs-Messschaltung 20 entladenen Entladestroms während der Dauer des Entladeimpulses mittels des Stromsensors 33 erfasst und gespeichert. Die zeitgleich erfassten Messwerte der Zellspannungen von unterschiedlichen Batteriezellen 31 werden vorzugsweise in gemeinsamen Messwertsätzen mit einer nummerierten Reihenfolge oder einem Zeitstempel abgespeichert. Zudem werden vorzugsweise auch die Messwerte des Entladestroms mit ähnlicher oder geringerer zeitlicher Auflösung den Messwerten der Zellspannungen in den Messwertsätzen In a simultaneous, essential step S12, cell voltages of individual battery cells 31 are recorded and stored by means of the cell voltage sensors 32 during the duration of the discharge pulse at a frequency of at least 20 Hz. Furthermore, a profile of the discharge current discharged from the high-voltage battery 30 via the high-voltage measuring circuit 20 during the duration of the discharge pulse is recorded and stored by means of the current sensor 33. The simultaneously recorded measured values of the cell voltages of different battery cells 31 are preferably stored in common measured value sets with a numbered sequence or a time stamp. Furthermore, the measured values of the discharge current are preferably also assigned to the measured values of the cell voltages in the measured value sets with a similar or lower temporal resolution.
zugeordnet. assigned.
In einem optionalen Schritt S12A kann in zeitlichem Bezug zu der Dauer des Entladeimpulses die Batterietemperatur oder ein Verlauf der Batterietemperatur mittels des Temperatursensors erfasst und den anderen Messwerten zugeordnet gespeichert werden. In einem weiteren optionalen Schritt S12B kann ein Verlauf der Batterietemperatur, also der Ausgangsspannung mittels des Spannungssensors zwischen den Hochspannungspotenzialen erfasst und den anderen Messwerten zugeordnet gespeichert werden. In an optional step S12A, the battery temperature or a battery temperature profile can be recorded using the temperature sensor in temporal relation to the duration of the discharge pulse and stored associated with the other measured values. In a further optional step S12B, a battery temperature profile, i.e., the output voltage between the high-voltage potentials, can be recorded using the voltage sensor and stored associated with the other measured values.
den Batteriezellen 31 mit gleichem Zeitbezug. the battery cells 31 with the same time reference.
In einem nachfolgenden essenziellen Schritt S14 wird nach dem Ohm’schen Gesetz ein Innenwiderstand der Hochspannungsbatterie 30 anhand der ermittelten maximalen Spannungsdifferenz dividiert durch einen zeitgleichen Entladestrom bestimmt. Somit wird ein Wert des Innenwiderstandes der Hochspannungsbatterie 30 basierend auf der maximalen durchschnittlichen Spannungsdifferenz unter den In a subsequent essential step S14, an internal resistance of the high-voltage battery 30 is determined according to Ohm's law based on the determined maximum voltage difference divided by a simultaneous discharge current. Thus, a value of the internal resistance of the high-voltage battery 30 is determined based on the maximum average voltage difference among the
Batteriezellen 31 innerhalb des Verlaufs des Entladestromimpulses ermittelt. Battery cells 31 are determined within the course of the discharge current pulse.
Danach wird in einem finalen essenziellen Schritt $15 der Bewertung der ermittelte Wert des Innenwiderstandes der Hochspannungsbatterie 30 mit einem Kennfeld oder auch Look-up Tabelle genannt, verglichen. Das Kennfeld enthält zu unterschiedlichen Werten des Innenwiderstands zugeordnete Werte für die Bewertung des SOH oder Alterungszustands der Hochspannungsbatterie 30, welche zuvor in experimentellen und empirischen Untersuchungen vorbestimmt wurden. Then, in a final, essential step $15 of the evaluation, the determined value of the internal resistance of the high-voltage battery 30 is compared with a map, also called a look-up table. The map contains values assigned to different internal resistance values for the evaluation of the SOH, or state of aging, of the high-voltage battery 30, which were previously determined in experimental and empirical studies.
In weiteren Ausführungsformen mit einer optionalen spezifischeren Bestimmung des SOH können zusätzliche erfasste Parameter in die Bewertung aufgenommen werden, wobei deren Einfluss auf die Messbedingungen oder deren Ursache in der Batterie in einer weiteren Dimension des Kennfeldes vorab Berücksichtigung findet. In further embodiments with an optional more specific determination of the SOH, additional recorded parameters can be included in the evaluation, whereby their influence on the measurement conditions or their cause in the battery is taken into account in advance in a further dimension of the characteristic map.
So kann in einem Schritt S15A der Innenwiderstand zusammen mit der Batterietemperatur mit dem Kennfeld verglichen werden, wobei das Kennfeld eine spezifische Bewertung des SOH zu dem Innenwiderstand in Abhängigkeit eines Thus, in a step S15A, the internal resistance together with the battery temperature can be compared with the characteristic map, whereby the characteristic map provides a specific evaluation of the SOH to the internal resistance as a function of a
Einflusses der Messung der Batterietemperatur oder in Abhängigkeit einer Influence of the measurement of the battery temperature or depending on a
Batterietemperatur enthält. Contains battery temperature.
In ähnlicher Weise kann in einem Schritt S15B der Innenwiderstand zusammen mit der Batteriespannung, d.h. der Ausgangsspannung mit dem Kennfeld verglichen werden, wobei das Kennfeld eine spezifische Bewertung des SOH zu dem Innenwiderstand in Abhängigkeit eines Einflusses auf die Messung der Batteriespannung oder in Abhängigkeit einer charakteristischen Ursache in der Similarly, in a step S15B, the internal resistance together with the battery voltage, i.e. the output voltage, can be compared with the characteristic map, wherein the characteristic map provides a specific evaluation of the SOH to the internal resistance depending on an influence on the measurement of the battery voltage or depending on a characteristic cause in the
Batterie auf einen Entwicklungsverlauf der Batteriespannung enthält. Battery contains a development curve of the battery voltage.
Ebenso kann in einem Schritt S15C der Innenwiderstand zusammen mit dem Entladestrom mit dem Kennfeld verglichen werden, wobei das Kennfeld eine spezifische Bewertung des SOH zu dem Innenwiderstand in Abhängigkeit eines Einflusses auf die Messung des Entladestroms oder in Abhängigkeit einer charakteristischen Ursache in der Batterie auf einen Entwicklungsverlauf der Batteriespannung enthält. Likewise, in a step S15C, the internal resistance together with the discharge current can be compared with the characteristic map, wherein the characteristic map contains a specific evaluation of the SOH to the internal resistance depending on an influence on the measurement of the discharge current or depending on a characteristic cause in the battery on a development curve of the battery voltage.
Selbstverständlich können die Schritte S15A, S15B und S15C einzeln oder Of course, steps S15A, S15B and S15C can be carried out individually or
zusammen in dem Vergleich mit dem Kennfeld in Schritt S15 kombiniert werden. combined together in the comparison with the map in step S15.
Fig. 4 zeigt parallel beispielgebende zeitliche Verläufe eine Spannungsantwort einer erfassten Zellspannung einer Batteriezelle 31 während eines erfassten Entladestroms eines eingestellten Entladeimpulses. Der Entladestrom wird auf einem konstanten Plateau während eines Rechteck-Impulses geregelt. Eine Spannungsdifferenz einer spontanen Spannungsänderung, d.h. mit einer im Wesentlichen senkrecht abfallenden Flanke wird an den Batteriezellen gemessen und als Durchschnittswert für eine Bestimmung der Spannungsdifferenz herangezogen. Ein verbleibender Spannungsabfall resultiert aus einem geringeren Ladungszustand SOC nach dem Entladeimpuls und enthält ebenfalls Informationen Fig. 4 shows exemplary temporal curves of a voltage response of a detected cell voltage of a battery cell 31 during a detected discharge current of a set discharge pulse. The discharge current is controlled at a constant plateau during a rectangular pulse. A voltage difference of a spontaneous voltage change, i.e., with a substantially vertically falling edge, is measured at the battery cells and used as an average value to determine the voltage difference. A remaining voltage drop results from a lower state of charge (SOC) after the discharge pulse and also contains information
zu dem Alterungszustand SOH. to the aging state SOH.
In diesem Zusammenhang wird in Schritt S14 der Bewertung das Ohm’sche Gesetz: R=AU/I In this context, in step S14 of the evaluation, Ohm’s law: R=AU/I
zur Bestimmung des Innenwiderstands der Hochspannungsbatterie 30 in der Form: to determine the internal resistance of the high-voltage battery 30 in the form:
Innenwiderstand = Spannungsdifferenz / Stromgröße Internal resistance = voltage difference / current
verwendet. used.
Die voranstehenden Erläuterungen der Ausführungsformen beschreiben die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu The above explanations of the embodiments describe the present invention solely by way of example. Naturally, individual features of the embodiments can be freely combined with one another, provided that they are technically feasible, without deviating from the scope of the present invention.
verlassen. leave.
17 Bezugszeichenliste 10 Batterieüberwachungsvorrichtung (BMS) 11 Entladungs-Einstellmodul 12 Entladungs-Messintervallmodul 13 Spannungsdifferenz-Bestimmungsmodul 14 Innenwiderstands-Bestimmungsmodul 15 SOH-Bestimmungsmodul 20 Hochspannungs-Messschaltung 21 Halbleiterschalter 22 Messwiderstand 30 Hochspannungsbatterie 31 Batteriezellen 32 Zellspannungssensoren 33 Stromsensor 40 Trennvorrichtung (BDU) 50 Antriebsstrang 60 Bedienelement 100 Bordsystem 200 Bewertungsvorrichtung 230 Datenschnittstelle 17 List of Reference Symbols 10 Battery Monitoring Device (BMS) 11 Discharge Setting Module 12 Discharge Measurement Interval Module 13 Voltage Difference Determination Module 14 Internal Resistance Determination Module 15 SOH Determination Module 20 High-Voltage Measurement Circuit 21 Semiconductor Switch 22 Measuring Resistor 30 High-Voltage Battery 31 Battery Cells 32 Cell Voltage Sensors 33 Current Sensor 40 Battery Disconnect Unit (BDU) 50 Powertrain 60 Control Element 100 On-Board System 200 Evaluation Device 230 Data Interface
Claims (19)
Priority Applications (2)
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