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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten von mehreren Batteriezellen einer Batterie. Auch betrifft die Erfindung ein Batteriesystem mit einer Batterie mit mehreren Batteriezellen, wobei jeder Batteriezelle jeweils ein in der Batterie angeordnetes Batteriezellüberwachungsmodul zugeordnet ist.
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Stand der Technik
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In der 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Batteriesystem 10 dargestellt, das eine Batterie 11 mit mehreren Batteriezelleinheiten (Smart Cell Unit SCU) 20 umfasst, die jeweils eine Batteriezelle 21 und ein der Batteriezelle 21 zugeordnetes Batteriezellüberwachungsmodul (Batteriezellelektronikmodul beziehungsweise Batteriezellelektronik) 22 aufweisen. Zur Vereinfachung der Darstellung aus der 1 wurden nur zwei Batteriezelleinheiten skizziert und jeweils mit dem Bezugszeichen 20 versehen. Die Batteriezellüberwachungsmodule 22 ermöglichen eine individuelle Steuerung der einzelnen Batteriezellen 21. Zur Erzeugung einer Ausgangsspannung (Gesamtausgangsspannung) U der Batterie 11, die auch als die Ausgangsspannung U des Batteriesystems 10 dient, sind die Batteriezellüberwachungsmodule 22 in einer Reihenschaltung über eine Verbindungsstrecke miteinander verbunden. Das Batteriesystem 10 umfasst ferner eine zentrale Steuereinheit (Central Control Unit CCU) 30 zur Steuerung des Batteriesystems 10.
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Zur Erzeugung einer geregelten Ausgangsspannung (Gesamtausgangsspannung) U der Batterie 11 werden einzelne Batteriezellen 21 jeweils mittels des zugeordneten Batteriezellüberwachungsmoduls 22 eingeschaltet, das heißt, dass die Batteriezellen 21 jeweils in positiver oder negativer Polarität relativ zum Abgriff der Ausgangsspannung U in die Reihenschaltung eingebracht werden beziehungsweise an die Batterie 11 elektrisch gekoppelt werden. Zur Erzeugung einer geregelten Ausgangsspannung (Gesamtausgangsspannung) U der Batterie 11 werden ferner einzelne Batteriezellen 21 jeweils mittels des zugeordneten Batteriezellüberwachungsmoduls 22 ausgeschalten, das heißt, dass die auszuschaltenden Batteriezellen 21 von der Reihenschaltung getrennt werden beziehungsweise von der Batterie 11 elektrisch entkoppelt werden, indem die Anschlussklemmen jeder auszuschaltenden Batteriezelle 21 mittels des zugeordneten Batteriezellüberwachungsmoduls 22 elektrisch verbunden werden, wodurch die entsprechenden Batteriezellen 21 überbrückt werden. Die zu der Reihenschaltung zugeschalteten Batteriezellen 21 können sich folglich jeweils in einem als „positiv zugeschaltet“ bezeichneten Schaltzustand oder in einem weiteren als „negativ zugeschaltet" bezeichneten Schaltzustand befinden. Ferner befinden sich die von der Reihenschaltung getrennten Batteriezellen 21 in einem als „überbrückt" bezeichneten Schaltzustand.
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In solchen Batteriesystemen 10 (SmartCell-Batteriesystemen) erfolgt die Entscheidung über die Änderung des Schaltzustandes der Batteriezellen 21 dezentral in den jeweiligen Batteriezellüberwachungsmodulen 22. Die eigentliche Regelungsfunktion wird durch die zentrale Steuereinheit 30, die als ein aufwandsarm realisierter zentraler Regler ausgebildet ist, umgesetzt.
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Dabei erfolgt in dem Batteriesystem 10 eine Vorgabe einer ersten Steuergröße P1 und einer zweiten Steuergröße P2 über eine als eine unidirektionale Kommunikationsschnittstelle ausgebildete Kommunikationsstrecke 31, über die von der zentralen Steuereinheit 30 nur eine einzige Nachricht, die die aktuellen Steuergrößen P1 und P2 umfasst, an alle Batteriezellüberwachungsmodule 22 gesendet wird. Alle Batteriezellüberwachungsmodule 22 empfangen dieselbe Nachricht und schalten entweder die jeweils zugeordnete Batteriezellen 21 der Reihenschaltung autonom zu oder überbrücken die jeweils zugeordneten Batteriezellen 21 durch die entsprechenden in den Batteriezellüberwachungsmodule 22 jeweils vorhandenen Schalter (nicht dargestellt). Gemäß eines Steuerungsalgorithmus gibt die zentrale Steuereinheit 30 die zwei Steuergröße P1, P2 in Form von zwei zwischen 0 und 1 liegenden Zahlenwerten vor, welche über die Kommunikationsstrecke 31 von der zentralen Steuereinheit (CCU) 30 zu den Batteriezellüberwachungsmodulen (SCU) 22 übertragen und gleichermaßen von allen Batteriezellüberwachungsmodulen 22 empfangen werden. Dabei gilt 0 ≤ P1 ≤ 1 und 0 ≤ P2 ≤ 1.
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2 zeigt ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild 15 des Batteriesystems 10, das ein Erzeugen einer gewünschten beziehungsweise vorgegebenen Ausgangsspannung Us der Batterie 11 des Batteriesystems 10 darstellt.
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Aus der 2 ist ersichtlich, dass die zentrale Steuereinheit 30 die Steuergrößen P1, P2 jedem Batteriezellüberwachungsmodul 22 der Batterie 11 bereitstellt. Dabei werden der Wert der ersten Steuergröße P1 und der Wert der zweiten Steuergröße P2 von der zentralen Steuereinheit 30 mit einer konstanten Aktualisierungsrate (Updaterate) beziehungsweise Aktualisierungsfrequenz regelmäßig vorgegeben beziehungsweise aktualisiert. Folglich werden die erste Steuergröße P1 und die zweite Steuergröße P2 mit einer Übertragungsrate beziehungsweise Übertragungsfrequenz, die gleich mit der Aktualisierungsfrequenz ist, übertragen.
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Dabei wird, immer dann, wenn der Wert der ersten Steuergröße P1 und der Wert der zweiten Steuergröße P2 aktualisiert werden, in jedem Batteriezellüberwachungsmodul 22 ein entsprechender gleichverteilter Zufallsprozess ausgeführt, der den jeweils aktuellen Wert der ersten Steuergröße P1 als den aktuellen Wert einer als Einschaltwahrscheinlichkeit bezeichneten ersten Wahrscheinlichkeit interpretiert, mit der die zugeordnete Batteriezelle, wenn diese ausgeschaltet ist, eingeschaltet wird beziehungsweise der den jeweils aktuellen Wert der zweiten Steuergröße P2 als den aktuellen Wert einer als Ausschaltwahrscheinlichkeit bezeichneten zweiten Wahrscheinlichkeit interpretiert, mit der die zugeordnete Batteriezelle 21, wenn diese eingeschaltet ist, ausschaltet wird. Folglich wird diese zugeordnete Batteriezelle, nachdem der entsprechende Zufallsprozess ausgeführt wurde, jeweils entweder ausgeschaltet beziehungsweise eingeschaltet bleiben, das heißt, ihren Schaltzustand beibehalten, oder eingeschaltet beziehungsweise ausgeschaltet werden, das heißt, ihren Schaltzustand ändern. Der Wert der aktuell erzeugten Ausgangsspannung U stellt sich jeweils in Abhängigkeit der Schaltzustände ein, die die Batteriezellen 21 der Batterie 11 nach dem Ausführen der entsprechenden Zufallsprozesse aufweisen. In der 2 wird mit Zi der Schaltzustand gekennzeichnet, den die i-te Batteriezelle 21 nach dem Ausführen eines entsprechenden Zufallsprozesses aufweist. Ferner wird mit U die von der Batterie 11 aktuell erzeugte Ausgangsspannung und mit Us die aktuell zu erzeugende gewünschte Ausgangsspannung gekennzeichnet. Weiterhin wird mit ΔU die vorhandene Regeldifferenz beziehungsweise Regelabweichung zwischen der aktuell erzeugten Ausgangsspannung U und der aktuell zu erzeugenden gewünschten Ausgangsspannung Us der Batterie 11 gekennzeichnet. Dabei führt die zentrale Steuereinheit 30 die Steuergrößen P1 und P2 so nach, dass der Betrag der genannte Regeldifferenz beziehungsweise Regelabweichung ΔU möglichst klein ist.
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3 zeigt bespielhaft einen Verlauf einer erzeugten und in Volt gemessenen Ausgangsspannung U in Abhängigkeit von einer in Millisekunden gemessenen Zeit t in Vergleich zu einem weiteren Verlauf einer in Form einer sinusförmigen Wechselspannung zu erzeugenden gewünschten und auch in Volt angegebenen Ausgangsspannung Us in Abhängigkeit von der Zeit t. Die Regelung der erzeugten Ausgangsspannung U wurde hier genauso wie die im Zusammenhang mit der 2 beschriebene Regelung durchgeführt.
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Da die Aktualisierungsfrequenz, mit der der Wert der ersten Steuergröße P1 und der Wert der zweiten Steuergröße P2 aktualisiert werden, gleich mit der Übertragungsfrequenz ist, mit der die erste Steuergröße P1 und die zweite Steuergröße P2 übertragen werden, ist die genannte Aktualisierungsfrequenz durch die maximale Übertragungsfrequenz des Übertragungskanals, der hier als die Kommunikationsstrecke 31 ausgebildet ist, limitiert. Die genannte Übertragungsfrequenz sollte jedoch so groß wie möglich gewählt werden, um einen geringen Betrag der Regelabweichung ΔU und eine kleine Zeitkonstante einer oben genannten Regelung zu erhalten. Dies ist vor allem für die Erzeugung einer in Form einer Wechselspannung zu erzeugenden gewünschten Ausgangsspannung Us von großer Bedeutung. Um beispielsweise eine sinusförmige Ausgangsspannung U der Batterie 11 zu erzeugen, sollten die Steuergrößen P1, P2 mehrfach pro Halbwelle der entsprechend zu erzeugenden sinusförmigen gewünschten Ausgangsspannung Us an die Batteriezellüberwachungsmodule 22 gesendet werden. Um möglichst wenige Oberschwingungen in der erzeugten sinusförmigen Ausgangsspannung (Sinusschwingung) U der Batterie 11 zu erhalten, wird die Aktualisierungsfrequenz, mit der der Wert der ersten Steuergröße P1 und der Wert der zweiten Steuergröße P2 aktualisiert werden, mindestens um den Faktor 10 größer als die Frequenz der entsprechend zu erzeugenden sinusförmigen gewünschten Ausgangsspannung Us gewählt.
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Nachteilig bei der Verwendung einer hohen Aktualisierungsfrequenz für den Wert der ersten Steuergröße P1 und für den Wert der zweiten Steuergröße P2 ist, dass sich der Schaltzustand jeder ausgeschalteten Batteriezelle 21 der Batterie 11 beziehungsweise jeder eingeschalteten Batteriezelle 21 der Batterie 11 beim Erhalt eines jeden neuen Wertes der ersten Steuergröße P1 beziehungsweise der zweiten Steuergröße P2 durch das dieser jeweils zugeordnete Batteriezellüberwachungsmodul 22 sich möglicherweise ändern kann. Die mit solchen Schaltzustandsänderungen beziehungsweise Schaltzustandswechseln verbundenen Schaltvorgänge verursachen in der in den entsprechenden Batteriezelleinheiten 20 jeweils enthaltenen Leistungselektronik Schaltverluste, welche die aus einem solchen Batteriesystem 10 entnehmbare Energiemenge und einen entsprechenden Batteriesystemwirkungsgrad verkleinern. Zudem erhöhen diese Schaltvorgänge die Anforderungen an die Kühlung der Leistungselektronik beziehungsweise vergrößern die zusätzliche Erwärmung jeder Batteriezelle 21 durch die entsprechende Leistungselektronik.
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Aus dem Dokument
US 2012/0038322 A1 ist eine Batterie mit einem Batteriemanagementsystem und mit mehreren Batteriemodulen bekannt, wobei jedes Batteriemodul mehrere Batteriezellen, einen Analog-Digital-Wandler und eine Schaltvorrichtung umfasst. Dabei ist das Batteriemanagementsystem dazu ausgebildet, eine Schaltrate, mit der die Schaltvorrichtung jedes Batteriemoduls eine jede Batteriezelle des entsprechenden Batteriemoduls gezielt in Kommunikation mit dem in dem entsprechenden Batteriemodul vorhandenen Analog-Digital-Wandler setzt, in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter der entsprechenden Batteriezelle einzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Schalten von mehreren Batteriezellen einer Batterie bereitgestellt, wobei die mehreren Batteriezellen in Reihe miteinander schaltbar sind und für alle Batteriezellen eine einzelne erste Steuergröße und eine einzelne zweite Steuergröße vorgegeben werden. Dabei wird zur Erzeugung einer gewünschten Ausgangsspannung der Batterie jede Batteriezelle mit einer entsprechenden, in Abhängigkeit von der ersten Steuergröße definierten, ersten Wahrscheinlichkeit an die Batterie elektrisch gekoppelt und jeweils mit einer entsprechenden, in Abhängigkeit von der zweiten Steuergröße definierten, zweiten Wahrscheinlichkeit von der Batterie elektrisch entkoppelt. Ferner werden ein Wert der ersten Steuergröße und ein Wert der zweiten Steuergröße mit einer von der zu erzeugenden gewünschten Ausgangsspannung der Batterie abhängige Aktualisierungsfrequenz jeweils wiederholt vorgegeben.
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Erfindungsgemäß wird ferner ein Batteriesystem mit einer Batterie mit mehreren Batteriezellen bereitgestellt, wobei jeder Batteriezelle jeweils ein in der Batterie angeordnetes Batteriezellüberwachungsmodul zugeordnet ist und die mehreren Batteriezellen mittels der zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodule in Reihe miteinander schaltbar sind. Ferner ist eine in dem Batteriesystem angeordnete zentrale Steuereinheit dazu ausgebildet, für alle Batteriezellen eine einzelne erste Steuergröße und eine einzelne zweite Steuergröße vorzugeben und allen Batteriezellüberwachungsmodulen bereitzustellen. Zur Erzeugung einer gewünschten Ausgangsspannung der Batterie ist jedes Batteriezellüberwachungsmodul dazu ausgebildet, die zugeordnete Batteriezelle mit einer entsprechenden, in Abhängigkeit von der ersten Steuergröße definierten, ersten Wahrscheinlichkeit an die Batterie elektrisch zu koppeln und mit einer entsprechenden, in Abhängigkeit von der zweiten Steuergröße definierten zweiten Wahrscheinlichkeit von der Batterie elektrisch zu entkoppeln. Ferner ist die zentrale Steuereinheit dazu ausgebildet, einen Wert der ersten Steuergröße und einen Wert der zweiten Steuergröße mit einer von der zu erzeugenden gewünschten Ausgangsspannung der Batterie abhängigen Aktualisierungsfrequenz jeweils wiederholt vorzugeben.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise werden der Wert der ersten Steuergröße und der Wert der zweiten Steuergröße derartig verändert, dass ein Betrag einer Regelabweichung, die als Differenz zwischen einer aktuell erzeugten Ausgangsspannung der Batterie und der zu erzeugenden gewünschten Ausgangsspannung der Batterie definiert ist, minimiert wird.
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Bei der Erfindung wird bevorzugt immer dann, wenn der Wert der ersten Steuergröße aktualisiert wird, für jede von der Batterie elektrisch entkoppelte Batteriezelle ein entsprechender gleichverteilter Zufallsprozess ausgeführt, der den aktuellen Wert der ersten Steuergröße oder eine entsprechende, in Abhängigkeit von dem aktuellen Wert der ersten Steuergröße bestimmte, erste Größe als die für die entsprechende Batteriezelle aktuell zu verwendende Wahrscheinlichkeit interpretiert. Bei der Erfindung wird weiter bevorzugt immer dann, wenn der Wert der zweiten Steuergröße aktualisiert wird, für jede an die Batterie elektrisch gekoppelte Batteriezelle ein entsprechender gleichverteilter weiterer Zufallsprozess ausgeführt, der den aktuellen Wert der zweiten Steuergröße oder eine entsprechende, in Abhängigkeit von dem aktuellen Wert der zweiten Steuergröße bestimmte, zweiten Größe als die für die entsprechende Batteriezelle aktuell zu verwendende zweite Wahrscheinlichkeit interpretiert.
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Bei der Erfindung wird insbesondere die Tatsache genutzt, dass die Frequenz einer zu erzeugenden sinusförmigen Ausgangspannung beim Betrieb einer elektrischen Maschine, wie zum Beispiel einer Asynchronmaschine, von der zu erzeugenden Maschinendrehzahl abhängig ist. Deswegen wird die Frequenz der zu erzeugenden sinusförmigen Ausgangsspannung nicht dauerhaft den maximalen Frequenzwert aufweisen. Deswegen wird bei der Erfindung eine variable Aktualisierungsfrequenz verwendet, die in Abhängigkeit von der zu erzeugenden Ausgangsspannung einer erfindungsgemäßen Batterie definiert ist und folglich auch nicht dauerhaft einen entsprechend hohen Aktualisierungsfrequenzwert aufweisen muss. Dadurch kann nach der Erfindung eine möglichst geringe Aktualisierungsfrequenz für den Wert der ersten Steuergröße und für den Wert der zweiten Steuergröße verwendet werden, wodurch die Schaltverluste minimiert werden, die bei den bevorzugt durch die entsprechend ausgeführten Zufallsprozesse hervorgerufenen Änderungen der Schaltzustände der Batteriezellen einer erfindungsgemäßen Batterie auftreten. Insgesamt kann erfindungsgemäß gleichzeitig mit einer Minimierung der genannten Schaltverluste eine Regelung der aktuell erzeugten Ausgangsspannung einer solchen Batterie durchgeführt werden, die eine Regelabweichung mit geringem Betrag und eine kleine Zeitkonstante aufweist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Aktualisierungsfrequenz von der Regelabweichung und/oder von einer Frequenz einer als die gewünschte Ausgangsspannung der Batterie zu erzeugenden, insbesondere sinusförmigen, Wechselspannung abhängig.
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Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Aktualisierungsfrequenz eine monoton steigende, insbesondere lineare, Funktion von dem Betrag der Regelabweichung und/oder eine monoton steigende, insbesondere lineare, weitere Funktion von der Frequenz der als die gewünschte Ausgangsspannung der Batterie zu erzeugenden, insbesondere sinusförmigen, Wechselspannung.
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Folglich wird bei der Erfindung die Aktualisierungsfrequenz für den Wert der ersten Steuergröße und für den Wert der zweiten Steuergröße bevorzugt in Abhängigkeit von der Regelabweichung, das heißt, von einer Differenz zwischen einem vorgegebenen Sollwert der Ausgangsspannung der erfindungsgemäßen Batterie und einem aktuellen Wert der Ausgangsspannung der erfindungsgemäßen Batterie definiert. Weiter bevorzugt ist die erfindungsgemäße Aktualisierungsfrequenz eine monoton steigende, insbesondere lineare, Funktion von dem Betrag der Regelabweichung. Dadurch wird erreicht, dass wenn der Betrag der genannten Regelabweichung groß ist, die erfindungsgemäße Aktualisierungsfrequenz erhöht wird, um möglichst schnell Änderungen der Schaltzustände der Batteriezellen der erfindungsgemäßen Batterie zu bewirken, infolge derer sich der Betrag der Regelabweichung verringert. Ist der Betrag der Regelabweichung jedoch bereits gering, wird die erfindungsgemäße Aktualisierungsfrequenz verringert, um unnötige Änderungen der Schaltzustände der Batteriezellen der erfindungsgemäßen Batterie und die damit verbundenen Schaltverluste zu vermeiden.
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Bevorzugt überschreitet die erfindungsgemäße Aktualisierungsfrequenz einen maximalen Aktualisierungsfrequenzgrenzwert nicht. Der maximale Aktualisierungsfrequenzgrenzwert ist dabei gleich mit einer maximalen Übertragungsfrequenz eines zur Übertragung des Wertes der ersten Steuergröße und des Wertes der zweiten Steuergröße verwendeten Übertragungskanals. Weiter bevorzugt unterschreitet die erfindungsgemäße Aktualisierungsfrequenz einen minimalen Aktualisierungsfrequenzgrenzwert nicht. Dabei wird ein derartiger minimaler Aktualisierungsfrequenzgrenzwert verwendet, dass eine Schaltzustandsänderungsfrequenz, die als Quotient zwischen einer sich als Summe von einer Anzahl von Batteriezellen der mehreren Batteriezellen, die innerhalb eines vordefinierten Zeitraumes an die Batterie elektrisch gekoppelt werden, und einer weiteren Anzahl von Batteriezellen der mehreren Batteriezellen, die innerhalb des vordefinierten Zeitraumes von der Batterie elektrisch entkoppelt werden, ergebende Schaltzustandsänderungsanzahl und einer Länge des vordefinierten Zeitraumes definiert ist, einen minimalen Schaltzustandsänderungsfrequenzgrenzwert nicht unterschreitet.
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Folglich ist die für den Wert der ersten Steuergröße und für den Wert der zweiten Steuergröße erfindungsgemäß verwendeten Aktualisierungsfrequenz bevorzugt durch die maximale Übertragungsrate des zur Übertragung des Wertes der ersten Steuergröße und des Wertes der zweiten Steuergröße verwendeten Übertragungskanals limitiert. Zudem kann erfindungsgemäß eine minimale Aktualisierungsfrequenz definiert werden, mit deren Hilfe sichergestellt werden kann, dass eine minimale Anzahl von Änderungen der Schaltzustände der Batteriezellen der erfindungsgemäßen Batterie stattfindet und dadurch auch, dass die Batteriezellen der erfindungsgemäßen Batterie beziehungsweise die jeweils aus einer Batteriezelle und einem dieser Batteriezelle zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodul ausgebildeten Batteriezelleinheiten der erfindungsgemäßen Batterie gleichmäßig belastet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnungen im Detail beschrieben. Für gleiche Komponenten werden auch die gleichen Bezugszeichen verwendet. In den Zeichnungen ist:
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1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Batteriesystem,
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2 ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild des in der 1 dargestellten Batteriesystems,
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3 ein in Abhängigkeit von einer Zeit dargestellter Verlauf einer aktuell erzeugten Ausgangsspannung einer Batterie des in der 1 dargestellten Batteriesystems in Vergleich zu einem in Abhängigkeit von der Zeit dargestellten weiteren Verlauf einer zu erzeugenden gewünschten Ausgangsspannung der Batterie des in der 1 dargestellten Batteriesystems
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4 ein Batteriesystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und,
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5 eine Abhängigkeit zwischen einem Betrag einer Regelabweichung und einer Aktualisierungsfrequenz eines Wertes einer ersten Steuergröße und einer zweiten Steuergröße, wobei die Regelabweichung als eine Differenz zwischen einer aktuell erzeugten und einer zu erzeugenden Ausgangsspannung einer Batterie des in der 4 dargestellten Batteriesystems vordefiniert ist und wobei jede Batteriezelle dieser Batterie in Abhängigkeit von der ersten Steuergröße an die entsprechende Batterie elektrisch gekoppelt wird und in Abhängigkeit von der zweiten Steuergröße von der entsprechenden Batterie elektrisch entkoppelt wird.
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Ausführungsformen der Erfindung
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4 zeigt ein erfindungsgemäßes Batteriesystem 100 nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Sowie das in der 1 dargestellte und aus dem Stand der Technik bekannte Batteriesystem umfasst das erfindungsgemäße Batteriesystem 100 eine Batterie 11 mit mehreren Batteriezelleinheiten 20, die jeweils eine Batteriezelle 21 und ein der Batteriezelle 21 zugeordnetes Batteriezellüberwachungsmodul 22 umfassen. Auch hier sind die mehreren Batteriezellen 21 mittels der zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodule 22 in Reihe miteinander schaltbar. Ferner ist auch eine zentrale Steuereinheit 130 des erfindungsgemäßen Batteriesystems 100 dazu ausgebildet, Steuergrößen P1, P2 jedes Batteriezellüberwachungsmoduls 22 der Batterie 11 über einen als die Kommunikationsstrecke 31 ausgebildeten Übertragungskanal bereitzustellen und den Wert der ersten Steuergröße P1 und der Wert der zweite Steuergröße P2 derartig zu verändern, dass ein Betrag einer Regelabweichung, die als Differenz zwischen einer aktuell erzeugten Ausgangsspannung U der Batterie 11 und einer zu erzeugenden gewünschten Ausgangsspannung Us der Batterie 11 des erfindungsgemäßen Batteriesystems 100 definiert ist, minimiert wird.
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Anders als bei dem in der 1 dargestellten Batteriesystem werden der Wert der ersten Steuergröße P1 und der Wert der zweiten Steuergröße P2 von der zentralen Steuereinheit 130 des erfindungsgemäßen Batteriesystems 100 mit einer variablen Aktualisierungsfrequenz wiederholt vorgegeben. Ferner ist die zentrale Steuereinheit 130 des erfindungsgemäßen Batteriesystems 100 dazu ausgebildet, eine Aktualisierungsfrequenz zu verwenden, die eine monoton steigende, lineare Funktion von dem Betrag der genannten Regelabweichung ist.
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Auch bei dem erfindungsgemäßen Batteriesystem 100 ist jedes Batteriezellüberwachungsmodul 22 dazu ausgebildet, einen entsprechenden gleichverteilten Zufallsprozess auszuführen, der den jeweils aktuellen Wert der ersten Steuergröße P1 als den aktuellen Wert einer ersten Wahrscheinlichkeit interpretiert, mit der die zugeordnete Batteriezelle 21, wenn diese von der Batterie 11 elektrisch entkoppelt ist, an die Batterie 11 elektrisch gekoppelt wird, beziehungsweise der den jeweils aktuellen Wert von P2 als den aktuellen Wert einer zweiten Wahrscheinlichkeit interpretiert, mit der die zugeordnete Batteriezelle 21, wenn diese an die Batterie 11 elektrisch gekoppelt ist, von der Batterie 11 elektrisch entkoppelt wird.
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5 zeigt eine lineare Abhängigkeit zwischen einer von der Steuereinheit 130 des erfindungsgemäßen Batteriesystems 100 verwendeten variablen Aktualisierungsfrequenz AR und dem Betrag │ΔU│ der zuvor genannten Regelabweichung ΔU. Aus der 5 ist ersichtlich, dass wenn sich der Betrag der Regelabweichung ΔU zwischen einem minimalen Betragswert │ΔU1│ der Regelabweichung ΔU und einem maximalen Betragswert │ΔU2│ der Regelabweichung ΔU ändert, sich die Aktualisierungsrate AR zwischen einem minimalen Aktualisierungsratenwert AR1 und einem maximalen Aktualisierungsratenwert AR2 ändert. Dabei ist der Betrag │ΔU│ der Regelabweichung ΔU eine lineare monoton steigende Funktion von der Aktualisierungsfrequenz AR.
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Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit zur weiteren Offenbarung der Erfindung ergänzend auf die Darstellung in den 4 und 5 Bezug genommen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2012/0038322 A1 [0012]