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DE102015201628A1 - Monitoring of a battery system during control-related debounce times - Google Patents

Monitoring of a battery system during control-related debounce times Download PDF

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DE102015201628A1
DE102015201628A1 DE102015201628.5A DE102015201628A DE102015201628A1 DE 102015201628 A1 DE102015201628 A1 DE 102015201628A1 DE 102015201628 A DE102015201628 A DE 102015201628A DE 102015201628 A1 DE102015201628 A1 DE 102015201628A1
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battery system
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electric
voltage battery
control
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Application number
DE102015201628.5A
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German (de)
Inventor
Frank Stimm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to PCT/EP2015/081319 priority patent/WO2016119986A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von Betriebsparametern (x) eines nachladbaren Hochvolt-Batteriesystems (11) eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges während regeltechnisch bedingter Entprellzeiten, wobei das Hochvolt-Batteriesystem (11) eine Mehrzahl von miteinander verschalteten Batteriezellen (15) umfasst. Die Betriebsparameter (x) des Hochvolt-Batteriesystems (11) oder der einzelnen Batteriezellen (15) werden während der Entprellzeiten erfasst und durch den Vergleich mit zulässigen Grenzwerten (x0) ausgewertet. Grenzwertüberschreitungen werden gezählt und als Anzahl von Fehlereinträgen (N) zur weiteren Auswertung gespeichert. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Antriebsstrang (10) eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges umfassend ein Hochvolt-Batteriesystem (11) und eine Elektromaschine (14), die über eine Steuer- und/oder Regeleinheit (13) elektrisch miteinander verbunden sind. Während regeltechnisch bedingter Entprellzeiten erfasste Betriebsparameter (x) des Hochvolt-Batteriesystems (11) sind von der Steuer- und/oder Regeleinheit (13) mathematisch auswertbar.The invention relates to a method for monitoring operating parameters (x) of a rechargeable high-voltage battery system (11) of an electric or hybrid vehicle during control-related debounce times, wherein the high-voltage battery system (11) comprises a plurality of interconnected battery cells (15). The operating parameters (x) of the high-voltage battery system (11) or of the individual battery cells (15) are detected during the debounce times and evaluated by the comparison with permissible limit values (x0). Limit overflows are counted and stored as a number of error entries (N) for further evaluation. Furthermore, the invention relates to an electric drive train (10) of an electric or hybrid vehicle comprising a high-voltage battery system (11) and an electric machine (14), which are electrically connected to each other via a control and / or regulating unit (13). Operating parameters (x) of the high-voltage battery system (11) detected during control-related debounce times can be mathematically evaluated by the control and / or regulating unit (13).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Elektro- und Hybridfahrzeuge mit nachladbaren Hochvolt-Batteriesystemen, und insbesondere ein Verfahren zur Überwachung von Betriebsparametern des Hochvolt-Batteriesystems während regeltechnisch bedingter Entprellzeiten und einen elektrischen Antriebsstrang eines solchen Fahrzeuges. The present invention relates to electric and hybrid vehicles with rechargeable high-voltage battery systems, and more particularly to a method for monitoring operating parameters of the high-voltage battery system during derailleur-related Entprellzeiten and an electric drive train such a vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Die Automobilindustrie senkt den Verbrauch fossiler Treibstoffe unter anderem durch eine graduelle Elektrifizierung der Fahrzeugantriebe, sogenannter hybrid-elektrische (HEV) oder batterie-elektrische (BEV) Fahrzeuge. Außerdem werden zunehmend Hilfs- und Nebenaggregate solcher Fahrzeuge elektrifiziert, wie beispielsweise die elektrische Servolenkung. Um die bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen geforderte Leistung zu erbringen, werden Hochvolt-Batteriesysteme als aufladbare bzw. nachladbare Energiespeicher eingesetzt. Solche Batteriesysteme weisen typischerweise eine Mehrzahl von Batteriemodulen auf, die aus mehreren miteinander verschalteten Batteriezellen zusammengesetzt sind. Hochvolt-Batteriesysteme umfassen beispielsweise Nickel Metallhybrid, Lithium-Ionen und Natrium-Nickelchlorid Batteriesysteme.Among other things, the automotive industry is reducing the consumption of fossil fuels through a gradual electrification of vehicle drives, so-called hybrid-electric (HEV) or battery-electric (BEV) vehicles. In addition, auxiliary and auxiliary units of such vehicles are increasingly electrified, such as the electric power steering. In order to provide the required performance in hybrid and electric vehicles, high-voltage battery systems are used as rechargeable or rechargeable energy storage. Such battery systems typically have a plurality of battery modules, which are composed of a plurality of interconnected battery cells. High voltage battery systems include, for example, nickel metal hybrid, lithium ion and sodium nickel chloride battery systems.

Immer häufiger kommen Lithium-Ionen Batterien zum Einsatz, da diese sich durch ihre relativ hohen Energiedichten und Zellspannungen auszeichnen. Lithium-Ionen Batterien sind jedoch relativ empfindlich bezüglich Überladung wie auch Tiefentladung. Die Alterung von Lithium-Ionen Batterien ist generell stark von der Umgebungstemperatur, den Zellspannungen und den Ladeströmen abhängig. Daher sollte bei allen Lithium-Ionen-Batteriezellen das Einhalten von oberen und unteren Zellspannungsgrenzen sichergestellt werden. Andererseits wird bei niedrigen Temperaturen durch die spezifische elektrochemische Zellkinetik die Entladungsleistung deutlich herabgesetzt, was sich vor allem in einem erhöhten Innenwiderstand einer Batteriezelle, aber auch in einer verminderten Entladekapazität vor allem bei hohen Strömen äußert. Die Höhe der Ladeströme sollte daher vor allem bei niedrigen Temperaturen begrenzt werden. Um kritische Zustände zu vermeiden, werden verschiedene Betriebsparameter von Batteriezellen, wie beispielsweise, Strom, Spannung und Temperatur kontinuierlich oder periodisch gemessen und ausgewertet. Lithium-ion batteries are increasingly being used, as they are characterized by their relatively high energy densities and cell voltages. However, lithium-ion batteries are relatively sensitive to both overcharging and over-discharging. The aging of lithium-ion batteries is generally highly dependent on the ambient temperature, the cell voltages and the charging currents. Therefore, it should be ensured for all lithium-ion battery cells to comply with upper and lower cell voltage limits. On the other hand, the discharge power is significantly reduced at low temperatures by the specific electrochemical cell kinetics, which manifests itself above all in an increased internal resistance of a battery cell, but also in a reduced discharge capacity, especially at high currents. The height of the charging currents should therefore be limited, especially at low temperatures. To avoid critical conditions, various operating parameters of battery cells, such as current, voltage and temperature, are continuously or periodically measured and evaluated.

Aufgrund von Regelungsvorgängen in einem Fahrzeug und aus Gründen der Robustheit werden typischerweise Abschaltgrenzen für Betriebsparameter von Batteriezellen wie beispielsweise Strom, Spannung und Temperatur zeitlich entprellt. Während einer solchen Entprellung, also in der Entprellzeit, kann es zu einem Betrieb von Batteriezellen außerhalb eines vorgegebenen Betriebsbereiches kommen, was von standardmäßig eingesetzten Steuer- und/oder Regeleinheiten nicht registriert wird. Tritt ein Betrieb von Batteriezellen außerhalb des vorgegebenen Betriebsbereiches gehäuft vor, kann dies zu einer beschleunigten und unerwarteten Alterung der betroffenen Batteriezellen führen, woraus im Extremfall ein Sicherheitsrisiko entstehen kann. Due to control processes in a vehicle and for reasons of robustness, cut-off limits for operating parameters of battery cells, such as, for example, current, voltage and temperature, are typically debounced in time. During debouncing, that is, in the debounce time, operation of battery cells outside of a predetermined operating range may occur, which is not registered by standard control and / or regulating units. If operation of battery cells outside of the predetermined operating range frequently occurs, this can lead to an accelerated and unexpected aging of the affected battery cells, which in extreme cases can pose a safety risk.

Die Nutzung einer Entprellung aus Robustheitsgründen ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2011 086 043 A1 im Rahmen der Klassifizierung der Funktionsfähigkeit einer Energiespeicherzelle bekannt. Hier werden eine Mehrzahl von Entprellungsfaktoren berechnet, wobei jeweils ein Entprellungsfaktor einer durchgeführten Bestimmung eines Innenwiderstandes zumindest einer Energiespeicherzelle zugeordnet ist. Die Klassifizierung der Funktionsfähigkeit der zumindest einen Energiespeicherzelle erfolgt dabei basierend auf einem berechneten Integral. The use of debouncing for reasons of robustness, for example, from the document DE 10 2011 086 043 A1 in the context of the classification of the functionality of an energy storage cell known. Here, a plurality of debouncing factors are calculated, wherein in each case a debouncing factor of a performed determination of an internal resistance of at least one energy storage cell is assigned. The classification of the functionality of the at least one energy storage cell is carried out based on a calculated integral.

Aus der Druckschrift DE 10 2009 054 959 A1 ist ein Verfahren zur Fehlererkennung in einem Steuergerät zum Steuern und/oder Regeln einer Antriebsmaschine in einem Fahrzeug bekannt, mit dem Betriebsgrößen auf das Vorliegen von Fehlerzuständen überwacht werden. Das Verfahren ermöglicht insbesondere auch das Vorgeben einer Entprellzeit, wobei der fehlerhafte Zustand nach Ablauf der Entprellzeit als Fehler bewertet wird.From the publication DE 10 2009 054 959 A1 For example, a method for detecting faults in a control device for controlling and / or regulating an engine in a vehicle is known, with which operating variables are monitored for the presence of fault conditions. In particular, the method also makes it possible to specify a debounce time, wherein the erroneous state is evaluated as an error after the debounce time has expired.

Aus der Druckschrift DE 10 2005 062 873 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung bekannt, bei dem eine Entprellung vorgesehen ist, um zu verhindern, dass Fehlerreaktionen unnötigerweise für nur sehr kurzzeitige Fehlerzustände ausgelöst werden. From the publication DE 10 2005 062 873 A1 For example, a method for operating a control and / or regulating device is known, in which debouncing is provided in order to prevent fault reactions from being triggered unnecessarily for only very short-term fault states.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Überwachung von Batteriezellen eines Batteriesystems, das dem Antrieb eines Kraftfahrzeugs dient, während betriebsbedingter Entprellzeiten zu ermöglichen.Against this background, it is an object of the present invention to enable monitoring of battery cells of a battery system, which serves to drive a motor vehicle, during operational debounce times.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Überwachung von Betriebsparametern eines nachladbaren Hochvolt-Batteriesystems eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges während regeltechnisch bedingter Entprellzeiten und ein elektrischer Antriebsstrang eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges aufweisend eine Steuer- und/oder Regeleinheit zur Verarbeitung und Auswertung der Betriebsparameter vorgeschlagen.To solve the problem, a method for monitoring operating parameters a rechargeable high-voltage battery system of an electric or hybrid vehicle during control-related Entprellzeiten and an electric drive train of an electric or hybrid vehicle having proposed a control and / or regulating unit for processing and evaluation of the operating parameters.

Dementsprechend sieht die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung von Betriebsparametern eines nachladbaren Hochvolt-Batteriesystems eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges während regeltechnisch bedingter Entprellzeiten, wobei das Hochvolt-Batteriesystem eine Mehrzahl von miteinander verschalteten Batteriezellen umfasst. Die Betriebsparameter des Hochvolt-Batteriesystems oder der einzelnen Batteriezellen werden während der Entprellzeiten erfasst und durch den Vergleich mit zulässigen Grenzwerten ausgewertet. Grenzwertüberschreitungen werden gezählt und als Anzahl von Fehlereinträgen zur weiteren Auswertung gespeichert.Accordingly, the invention provides a method for monitoring operating parameters of a rechargeable high-voltage battery system of an electric or hybrid vehicle during control-related debounce times, wherein the high-voltage battery system comprises a plurality of interconnected battery cells. The operating parameters of the high-voltage battery system or of the individual battery cells are recorded during the debounce times and evaluated by comparison with permissible limit values. Limit overruns are counted and stored as a number of error entries for further evaluation.

Durch die Erfassung und Auswertung von Fehlereinträgen bei Grenzwertüberschreitungen der verschiedenen Betriebsparameter können eine frühzeitige Alterung der Batteriezellen des Batteriesystems sowie Probleme im elektrischen Antriebstrang eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs erkannt und Sicherheitsrisikos vermieden werden.By detecting and evaluating fault entries when limit values are exceeded for the various operating parameters, early aging of the battery cells of the battery system as well as problems in the electric powertrain of an electric or hybrid vehicle can be detected and safety risks avoided.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass eine vorzeitige Alterung des Hochvolt-Batteriesystems bzw. der einzelnen Batteriezellen durch eine unzureichende Regelung des elektrischen Antriebs diagnostiziert werden kann. Compared with the prior art, the method according to the invention has the advantage that premature aging of the high-voltage battery system or of the individual battery cells can be diagnosed by an insufficient regulation of the electric drive.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Anzahl von Fehlereinträgen mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen werden, um frühzeitige Alterung des Hochvolt-Batteriesystems zu erkennen. Wird der Referenzwert erreicht oder überschritten, kann das Batteriesystem oder der gesamte elektrische Antriebsstrang des Elektro- oder Hybridfahrzeuges stillgelegt oder eine Wartung angeordnet werden. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the number of fault entries are compared with a predetermined reference value in order to detect premature aging of the high-voltage battery system. If the reference value is reached or exceeded, the battery system or the entire electric drive train of the electric or hybrid vehicle can be shut down or maintenance arranged.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine zeitliche Analyse der Anzahl von Fehlereinträgen durchgeführt wird, wobei aus der zeitlichen Analyse Rückschlüsse bezüglich des Beginns und der Frequenz der Fehlereinträge gezogen werden.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that a temporal analysis of the number of error entries is performed, being drawn from the temporal analysis conclusions regarding the beginning and the frequency of the error entries.

Mithilfe dieser zeitlichen Analyse können Probleme im Antriebsstrang eines Fahrzeugs aufgedeckt werden. Insbesondere können mit dieser zeitlichen Analyse Rückschlüsse gezogen werden, seit wann die Fehlereinträge auftreten und ob sich die Häufigkeit über der Zeit, also die Frequenz der Fehlereinträge, erhöht hat und somit, ob eine beschleunigte Alterung des Batteriesystems oder einzelner Batteriezellen aufgetreten ist bzw. auftritt und ob sich die Regelung des Antriebstrangs verschlechtert hat bzw. zunehmend verschlechtert. This time analysis can be used to detect problems in the powertrain of a vehicle. In particular, conclusions can be drawn with this temporal analysis since when the error entries occur and whether the frequency has increased over time, ie the frequency of the error entries, and thus, whether an accelerated aging of the battery system or individual battery cells has occurred or occurs and whether the control of the drive train has deteriorated or increasingly deteriorated.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass für die zeitliche Analyse die Anzahl der Fehlereinträge über einen bestimmten Zeitraum aufgezeichnet wird, die Anzahl der Fehlereinträge gespeichert wird, und somit zur späteren Auswertung bereitgestellt wird und eine Einteilung der aufgezeichneten Fehlereinträge in verschiedene Zeiträume vorgenommen wird. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that for the temporal analysis, the number of error entries over a certain period of time is recorded, the number of error entries is stored, and thus provided for later evaluation and made a division of the recorded error entries in different periods becomes.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Anzahl der Fehlereinträge über der Zeit grafisch dargestellt wird und die Steigung des Graphen zur Analyse der Fehlereinträge herangezogen wird.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the number of defect entries over time is displayed graphically and the slope of the graph is used to analyze the defect entries.

Es ist weiterhin vorgesehen, dass bei einer exponentiell ansteigenden Anzahl von Fehlereinträgen eine frühzeitige Alterung der Batteriezellen diagnostiziert wird.It is further provided that an exponentially increasing number of fault entries early diagnosis of battery cells is diagnosed.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Hochvolt-Batteriesystem als ein Bestandteil eines elektrischen Antriebsstranges des Elektro- oder Hybridfahrzeuges eingesetzt wird, wobei bei einer exponentiell ansteigenden Anzahl von Fehlereinträgen ein Problem des elektrischen Antriebsstranges diagnostiziert wird.A further advantageous embodiment of the invention provides that the high-voltage battery system is used as a component of an electric drive train of the electric or hybrid vehicle, with an exponentially increasing number of fault entries a problem of the electric drive train is diagnosed.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Betriebsparameter der Strom, die Spannung, der mittlere Strom und die Temperatur während der Entprellzeiten erfasst werden.A further advantageous embodiment of the invention provides that the current, the voltage, the average current and the temperature are detected during the Entprellzeiten as operating parameters.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Auswertung der Fehlereinträge von einer Steuer- oder Regeleinheit, die mit dem Hochvolt-Batteriesystem und einer Elektromaschine des Elektro- oder Hybridfahrzeuges durchgeführt wird.A further advantageous embodiment of the invention provides that the evaluation of the error entries by a control or regulating unit, which is performed with the high-voltage battery system and an electric machine of the electric or hybrid vehicle.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein elektrischer Antriebsstrang eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges umfassend ein Hochvolt-Batteriesystem und eine Elektromaschine, die über eine Steuer- und/oder Regeleinheit elektrisch miteinander verbunden sind, vorgeschlagen.To achieve the object mentioned above, an electric drive train of an electric or hybrid vehicle comprising a high-voltage battery system and an electric machine, which are electrically connected to each other via a control and / or regulating unit, also proposed.

Während regeltechnisch bedingter Entprellzeiten erfasste Betriebsparameter des Hochvolt-Batteriesystems sind von der Steuer- und/oder Regeleinheit mathematisch auswertbar. Grenzwertüberschreitungen der Betriebsparameter sind von der Steuer- und/oder Regeleinheit feststellbar und als Anzahl von Fehlereinträgen zählbar. Durch einen Vergleich der Anzahl von Fehlereinträgen mit einem Referenzwert und/oder einer zeitlichen Analyse der Anzahl von Fehlereinträgen sind Probleme in dem elektrischen Antriebsstrang von der Steuer- und/oder Regeleinheit diagnostizierbar. Operating parameters of the high-voltage battery system detected during control-related debounce times can be mathematically evaluated by the control and / or regulating unit. Limit overruns of the operating parameters can be determined by the control and / or regulating unit and counted as a number of fault entries. By comparing the number of fault entries with a reference value and / or a time analysis of the number of fault entries, problems in the electric drive train can be diagnosed by the control and / or regulating unit.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:Further advantageous details, features and design details of the invention are explained in more detail in connection with the exemplary embodiments illustrated in the figures. Showing:

1 in einer schematischen Darstellung ein Blockdiagramm eines elektrischen Antriebsstranges eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges; und 1 in a schematic representation of a block diagram of an electric drive train of an electric or hybrid vehicle; and

2 in einer schematischen Darstellung die Erfassung von Fehlerereignissen über der Zeit. 2 in a schematic representation of the detection of error events over time.

In den Figuren sind gleiche oder funktional gleich wirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical components are provided with the same reference numerals.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In der 1 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Antriebsstranges 10 eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges entsprechend einer möglichen Ausführungsform gezeigt. Der elektrische Antriebsstrang 10 weist unter anderem ein nachladbares Hochvolt-Batteriesystem 11, ein Batteriemanagementsystem (BMS) 12, eine Steuer- und/oder Regeleinheit 13 und eine Elektromaschine 14 auf, welche elektrisch miteinander verbunden sind. Das Hochvolt-Batteriesystem 11 weist eine Mehrzahl von miteinander verschalteten Batteriezellen 15 auf. Hochvolt-Batteriesysteme 11 umfassen beispielsweise Nickel-Metallhybrid, Lithium-Ionen und Natrium-Nickelchlorid Batteriesysteme. Das Hochvolt-Batteriesystem 11 ist entsprechend einer möglichen Ausführungsform vorzugsweise ein Lithium-Ionen-Batteriesystem. In the 1 is a block diagram of an electric drive train 10 an electric or hybrid vehicle according to a possible embodiment shown. The electric drive train 10 has, among other things, a rechargeable high-voltage battery system 11 , a battery management system (BMS) 12 , a control and / or regulating unit 13 and an electric machine 14 which are electrically connected to each other. The high-voltage battery system 11 has a plurality of interconnected battery cells 15 on. High-voltage battery systems 11 For example, nickel-metal hybrid, lithium ion, and sodium nickel chloride include battery systems. The high-voltage battery system 11 is according to a possible embodiment preferably a lithium-ion battery system.

Das Batteriemanagementsystem (BMS) 12 ist eine elektronische Schaltung, welche zur Überwachung und Regelung des nachladbaren Batteriesystems 11, also eines Akkumulatorsystems dient. Das Batteriemanagementsystem (BMS) 12 wird oft auch als Batteriesteuereinheit, im englischen Sprachgebrauch auch „battery control unit“ (BCU) genannt, bezeichnet. Die Notwendigkeit eines BMS 12 ergibt sich bei der Zusammenschaltung mehrerer Akkuzellen zu dem Batteriesystem 11. Das BMS 12 soll dabei die unvermeidbaren fertigungsbedingten Streuungen verschiedener Parameter der Batteriezellen 15, etwa Kapazität und Leckströme, erkennen, überwachen und ausregeln. Teilweise werden auch Betriebsdaten angezeigt oder für Servicezwecke gespeichert.The battery management system (BMS) 12 is an electronic circuit used to monitor and control the rechargeable battery system 11 , So an accumulator system is used. The battery management system (BMS) 12 is often referred to as a battery control unit, also known as "battery control unit" (BCU) in the English language. The need for a BMS 12 results in the interconnection of multiple battery cells to the battery system 11 , The BMS 12 It should be the unavoidable production-related variations of various parameters of the battery cells 15 , such as capacity and leakage, detect, monitor and correct. In some cases, operating data is displayed or stored for service purposes.

Wird beispielsweise das Fahrzeug gestartet, so wird ein Befehl vom Steuergerät 13 des Fahrzeugs zum BMS 12 geschickt, welches daraufhin den Zustand eines Fahrakkus kontrolliert und die Elektromaschine 14 in den dafür programmierten Fällen mit Strom versorgt. Tritt während des Betriebs ein Fehler im Batteriesystem 11 auf, so wird dieser vom BMS 12 verarbeitet und an das Steuergerät 13 weitergegeben. Der Fehler kann nun einer Fehlerkategorie zugeordnet werden von der der Fahrer des Fahrzeugs in Kenntnis gesetzt und/oder das Batteriesystem 11 in einen sicheren Zustand gebracht werden.If, for example, the vehicle is started, then a command from the control unit 13 of the vehicle to the BMS 12 sent, which then controls the condition of a drive battery and the electric machine 14 Powered in the programmed cases. If a fault occurs in the battery system during operation 11 on, this is the BMS 12 processed and sent to the control unit 13 passed. The error can now be assigned to an error category that the driver of the vehicle is informed of and / or the battery system 11 be brought into a safe condition.

Abschaltgrenzen für Betriebsparameter des Batteriesystems 11, wie beispielsweise Strom, Spannung und Temperatur sind aufgrund von Regelungsvorgängen im Fahrzeug und aus Gründen der Robustheit gewöhnlich zeitlich entprellt. Durch diese Entprellung können das Batteriesystem 11 bzw. die einzelnen Batteriezellen 15 während der Entprellzeit außerhalb eines vorgeschriebenen Betriebsbereiches betrieben werden. Um solche unzulässigen Betriebszeiten erfassen zu können, werden entsprechend einer möglichen Ausführungsform die Betriebsparameter der einzelnen Batteriezellen 15 bzw. des Batteriesystems 11, wie beispielsweise der Strom I, die Spannung U, der mittlere Strom Irms und die Temperatur während der Entprellzeiten erfasst und durch den Vergleich mit zulässigen Grenzwerten, also minimal und maximal zulässigen Werten, des Stromes I, der Spannung U, des mittleren Stromes Irms und der Temperatur ausgewertet. Hierzu sind verschiedene Funktionen anwendbar. Shutdown limits for operating parameters of the battery system 11 , such as current, voltage and temperature, are usually time-delayed due to vehicle control and robustness. This debouncing can damage the battery system 11 or the individual battery cells 15 be operated during the debounce time outside a prescribed operating range. In order to detect such impermissible operating times, according to a possible embodiment, the operating parameters of the individual battery cells 15 or the battery system 11 , such as the current I, the voltage U, the average current I rms and the temperature detected during the Entprellzeiten and by comparing with allowable limits, ie minimum and maximum allowable values of the current I, the voltage U, the average current I rms and the temperature evaluated. For this purpose, various functions are applicable.

Zum einen kann nach Gleichung (1) ein lineares Integral gebildet werden:

Figure DE102015201628A1_0002
mit

N
Anzahl der Fehlereinträge
x
Spannung U, Strom I, mittlerer Strom Irms, oder Temperatur T
x0
Grenzwert (maximale oder minimale Spannung U, maximaler oder minimaler Strom I, maximaler oder minimaler mittlerer Strom Irms und maximale oder minimale Temperatur T)
t
Zeit
Tend
Gesamtdauer des Zustandes außerhalb von x0
1/60
Normierung auf Minuten
On the one hand, according to equation (1), a linear integral can be formed:
Figure DE102015201628A1_0002
With
N
Number of error entries
x
Voltage U, current I, mean current I rms , or temperature T
x 0
Limit value (maximum or minimum voltage U, maximum or minimum current I, maximum or minimum average current I rms and maximum or minimum temperature T)
t
Time
T end
Total duration of the state outside of x 0
1/60
Normalization to minutes

Zum anderen kann nach Gleichung (2) ein quadratisches Integral als Energieäquivalent gebildet werden:

Figure DE102015201628A1_0003
mit

N
Anzahl der Fehlereinträge
x
Spannung U, Strom I, mittlerer Strom Irms, oder Temperatur T
x0
Grenzwert (maximale oder minimale Spannung U, maximaler oder minimaler Strom I, maximaler oder minimaler mittlerer Strom Irms und maximale oder minimale Temperatur T)
t
Zeit
Tend
Gesamtdauer des Zustandes außerhalb von x0
1/60
Normierung auf Minuten
On the other hand, according to equation (2), a quadratic integral can be formed as an energy equivalent:
Figure DE102015201628A1_0003
With
N
Number of error entries
x
Voltage U, current I, mean current I rms , or temperature T
x 0
Limit value (maximum or minimum voltage U, maximum or minimum current I, maximum or minimum average current I rms and maximum or minimum temperature T)
t
Time
T end
Total duration of the state outside of x 0
1/60
Normalization to minutes

Bei beiden Gleichungen ist die Normierung auf Minuten anstatt Sekunden eine optionale Normierung. Andere Normierungen oder keine Normierung können eingesetzt werden. For both equations, normalization to minutes rather than seconds is an optional normalization. Other standards or no standardization can be used.

Bei jedem Betrieb des Batteriesystems 11 oder einzelner Batteriezellen 15 außerhalb der vorgegebenen Grenzwerte wird nun das Integral hochgezählt. Die Umsetzung des Integrals findet entsprechend einer möglichen Ausführungsform in der Steuer- und/oder Regeleinheit 13 zeitdiskret und somit als Summe, beispielsweise über die aus dem Stand der Technik bekannte Trapezformel, statt. Somit werden Zähler verwirklicht die die Anzahl der Fehlereinträge (N), die während regeltechnisch bedingten Entprellzeiten auftreten, wiedergeben. Every time you use the battery system 11 or individual battery cells 15 outside the specified limits, the integral is now counted up. The implementation of the integral takes place according to a possible embodiment in the control and / or regulating unit 13 discrete in time and thus as a sum, for example via the known from the prior art trapezoidal formula instead. Thus, counters are realized which reproduce the number of error entries (N) occurring during control-related debounce times.

Für jeden überwachten Betriebsparameter kann entsprechend einer möglichen Ausführungsform ein Vergleich mit einem Referenzwert (R) oder Schwellwert durchgeführt werden. Zum Beispiel können 500 V2s durch den Hersteller der Batteriezellen 15 gestattet sein. Dadurch ergibt sich die folgende Überprüfung:

Figure DE102015201628A1_0004
mit

N
Anzahl der Fehlereinträge
U
Spannung
U0
maximale oder minimale Spannung U (Grenzwert)
t
Zeit
Tend
Gesamtdauer des Zustandes außerhalb von x0
1/60
Normierung auf Minuten
R
Referenzwert, beispielsweise R = 500 V2s
For each monitored operating parameter, a comparison with a reference value (R) or threshold value may be performed according to a possible embodiment. For example, 500 V can be 2 s by the manufacturer of the battery cells 15 be allowed. This results in the following check:
Figure DE102015201628A1_0004
With
N
Number of error entries
U
tension
U 0
maximum or minimum voltage U (limit)
t
Time
T end
Total duration of the state outside of x 0
1/60
Normalization to minutes
R
Reference value, for example R = 500 V 2 s

Wird der Referenzwert (R) erreicht oder überschritten, kann das Batteriesystem 11 oder der gesamte elektrische Antriebsstrang 10 stillgelegt oder eine Wartung angeordnet werden. If the reference value (R) is reached or exceeded, the battery system can 11 or the entire electric drive train 10 shut down or a maintenance arranged.

Durch die Kopplung der Überwachung von Betriebsparametern des Batteriesystems 11 bzw. der einzelnen Batteriezellen 15 während regeltechnisch bedingter Entprellzeiten mit einer Grenzwertüberwachung und einem Referenzwertvergleich können kritische Zustände des Batteriesystems 11 und des elektrischen Antriebsstranges 10 frühzeitig erkannt werden und in Gewährleistungsfällen ein Nachweis erbracht werden, dass das Fahrzeug über die Lebensdauer des Batteriesystems 11, bzw. einzelner Batteriezellen 15, nicht ausreichend geregelt hat und somit die Batteriezellen 15 schneller als vorgesehen gealtert sind. By coupling the monitoring of operating parameters of the battery system 11 or the individual battery cells 15 during control-related debounce times with a limit value monitoring and a reference value comparison can critical states of the battery system 11 and the electric drive train 10 be detected early and in case of warranty evidence that the vehicle over the life of the battery system 11 , or individual battery cells 15 , has not sufficiently regulated and thus the battery cells 15 have aged faster than intended.

Sollte das Auftreten der Fehlereinträge (N) und somit der Betrieb des Batteriesystems 11 oder der einzelnen Batteriezellen 15 außerhalb der vorgegebenen Grenzwerte (x0) mit der Zeit zunehmen, ist von einem größeren Problem auszugehen. Daher wird weiterhin entsprechend einer möglichen Ausführungsform eine Diagnosefunktion vorgeschlagenen, die speziell ein zeitlich-verändertes Verhalten der Anzahl der Fehlereinträge (N) ausgewertet. Diese Diagnosefunktion kann von der Steuer- und/oder Regeleinheit 13 ausgeführt werden.Should the occurrence of error entries (N) and thus the operation of the battery system 11 or the individual battery cells 15 Outside the given limits (x 0) increase with time, is expected from a larger problem. Therefore, according to a possible embodiment, furthermore, a diagnosis function is proposed which specifically evaluates a time-changed behavior of the number of error entries (N). This diagnostic function can be controlled by the control and / or regulating unit 13 be executed.

Zusätzlich zu dem bereits beschriebenen Vergleich gegenüber einem Referenzwert (R) kann eine zeitliche Analyse der wie oben beschrieben ermittelten Integralwerte (N) durchgeführt werden. Mithilfe dieser zeitlichen Analyse der Integralwerte (N) können Probleme im Antriebsstrang 10 eines Fahrzeugs aufgedeckt werden. Insbesondere können mit dieser zeitlichen Analyse der Integralwerte (N) Rückschlüsse gezogen werden, seit wann die Fehlereinträge auftreten und ob sich die Häufigkeit über der Zeit, also die Frequenz der Fehlereinträge (N), erhöht hat und somit, ob eine beschleunigte Alterung des Batteriesystems 11 oder einzelner Batteriezellen 15 aufgetreten ist bzw. auftritt und ob sich die Regelung des Antriebstrangs 10 verschlechtert hat bzw. zunehmend verschlechtert. In addition to the comparison to a reference value (R) already described, a temporal analysis of the integral values (N) determined as described above can be carried out. Using this temporal analysis of integral values (N) can cause problems in the powertrain 10 of a vehicle. In particular, conclusions can be drawn with this temporal analysis of the integral values (N) since when the error entries occur and whether the frequency over time, ie the frequency of the error entries (N), has increased and thus whether accelerated aging of the battery system 11 or individual battery cells 15 has occurred or occurs and whether the regulation of the drive train 10 worsened or increasingly worsened.

In der 2 ist die Erfassung der Anzahl von Fehlereinträgen (N) über der Zeit (t) schematisch dargestellt. Zur Ausführung der zeitlichen Analyse des berechneten Integralwertes bzw. der Fehlereinträge (N) und somit der während der Entprellzeiten aufgetretenen Grenzwertüberschreitungen von Betriebsparametern des Batteriesystems 11 oder einzelner Batteriezellen 15 werden folgende Schritte vorgeschlagen. Zunächst werden die Fehlereinträge (N), also die Grenzwertüberschreitungen bzw. Integralwerte, über einen bestimmten Zeitraum (T), z. B. von 15 Tagen, aufgezeichnet. Die Anzahl der Fehlereinträge (N) wird vorzugsweise gespeichert, sodass sie für einen späteren Vergleich zur Verfügung steht. Es ist entsprechend einer möglichen Ausführungsform möglich, eine Einteilung der aufgezeichneten Fehlereinträge (N) in verschiedene Zeiträume (T) vorzunehmen. Wie in 2 dargestellt kann das beispielsweise eine Einteilung in Zeiträume (T) von jeweils 5 Tagen sein, also vom Tag 1 bis vor 5 Tagen, von vor 5 Tagen bis vor 10 Tagen und von vor 10 Tagen bis vor 15 Tagen, usw.In the 2 the detection of the number of defect entries (N) over time (t) is shown schematically. To carry out the temporal analysis of the calculated integral value or the error entries (N) and thus the limit value excesses of operating parameters of the battery system which occur during the debounce times 11 or individual battery cells 15 the following steps are proposed. First, the error entries (N), ie the limit value exceedances or integral values, over a certain period of time (T), z. From 15 days. The number of defect entries (N) is preferably stored so that it is available for later comparison. According to one possible embodiment, it is possible to divide the recorded error entries (N) into different periods (T). make. As in 2 this can be, for example, a division into periods (T) of 5 days each, ie from day 1 to 5 days, from 5 days to 10 days ago and from 10 days to 15 days ago, etc.

Die Auswertung der aufgezeichneten Fehlereinträge (N) kann beispielsweise in drei verschiedenen Kategorien erfolgen, die beispielhaft in den Kennlinien a, b und c der 2 dargestellt sind. Ausschlaggebend für die zeitliche Analyse der aufgezeichneten Fehlereinträge (N) ist die Steigung der Kennlinien. Die Kennlinie a zeigt einen konstanten Integralwert. Dies bedeutet, dass der Fehler nur sporadisch auftritt und die Anzahl der Fehlerereignisse (N) nicht mit der Zeit (t) zunimmt. The evaluation of the recorded error entries (N) can, for example, be carried out in three different categories, which are shown by way of example in the characteristics a, b and c of FIG 2 are shown. Decisive for the temporal analysis of the recorded error entries (N) is the slope of the characteristic curves. The characteristic a shows a constant integral value. This means that the error occurs only sporadically and the number of error events (N) does not increase with time (t).

Die Kennlinie b zeigt einen linear ansteigenden Integralwert. Somit wird eine konstante Änderungsrate für den Integralwert definiert, z. B. 2 V2s/24 h. Ein Überschreiten zeigt eine erhöhte Häufigkeit der Fehlereinträge (N) auf. Bei einem beispielhaften Integralwert von 2V2s kann mit dem folgenden Test geprüft werden, ob sich das Auftreten der Fehlereinträge (N) erhöht. N(t = 0) – N(t = 0 – 5 Tage)/5 Tage > 2V2s (4) The characteristic curve b shows a linearly increasing integral value. Thus, a constant rate of change for the integral value is defined, e.g. B. 2 V 2 s / 24 h. Exceeding indicates an increased frequency of error entries (N). With an exemplary integral value of 2V 2 s, the following test can be used to check whether the occurrence of the error entries (N) increases. N (t = 0) - N (t = 0 - 5 days) / 5 days> 2V 2 s (4)

Die Kennlinie c zeigt einen exponentiell steigenden Integralwert. Es wird eine exponentielle Änderungsrate für den Integralwert definiert. Ein Überschreiten kann ein ernstes Problem im Antriebsstrang 10 aufzeigen. Die exponentielle Änderungsrate kann, beispielsweise, wie folgt ermittelt werden:

Figure DE102015201628A1_0005
The characteristic curve c shows an exponentially increasing integral value. An exponential rate of change for the integral value is defined. Exceeding can be a serious problem in the powertrain 10 show. The exponential rate of change can be determined, for example, as follows:
Figure DE102015201628A1_0005

oder

Figure DE102015201628A1_0006
mit

N
Anzahl der Fehlereinträge
T
eitraum
t
Zeitpunkt
R
Referenzwert
or
Figure DE102015201628A1_0006
With
N
Number of error entries
T
PERIOD
t
time
R
reference value

Die Exponentialfunktionen sind relative flach für negative Werte und weist im Bereich 0 bis 1 eine starke Steigung auf. Vorzugsweise wird demzufolge zur Diagnose ein Ausschnitt der Exponentialfunktion nach Gleichung (5) oder (6) verwendet, in dem eine relativ starke Steigung auftritt. In dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird daher der Zeitbereich T von –15 bis 0 Tage berücksichtigt, sowie eine Verschiebung um 1 und ggf. eine Normierung auf einen Zeitbereich. Der Referenzwert (R), z. B. 2V2s, steuert dann den Grenzwert. In einer Tabelle können dann mehrere Werte, beispielsweise für t = –15 Tage, –10 Tage, –5 Tage, im Batteriemanagementsystem (BMS) 12 abgelegt und dann mit bereits gespeicherten Werten verglichen werden. Bei einer Überschreitung kann dem Fahrer ein Problem im Antriebsstrang 10 angezeigt werden, z. B. durch das Aktivieren einer Warnlampe.The exponential functions are relatively flat for negative values and have a steep slope in the range 0 to 1. Accordingly, a section of the exponential function according to equation (5) or (6) in which a relatively steep slope occurs is preferably used for the diagnosis. In the in the 2 Therefore, the time range T of -15 to 0 days is considered, as well as a shift by 1 and possibly a normalization to a time range. The reference value (R), z. B. 2V 2 s, then controls the limit. In a table can then several values, for example, for t = -15 days, -10 days, -5 days, in the battery management system (BMS) 12 and then compared with already stored values. If exceeded, the driver may have a problem in the powertrain 10 are displayed, for. B. by activating a warning lamp.

Somit können mithilfe der beschriebenen Verfahren Betriebsparameter eines Batteriesystems 11 oder der einzelnen Batteriezellen 15 während regeltechnisch bedingter Entprellzeiten überwacht werden. Durch die Erfassung und Auswertung von Fehlereinträgen (N) bei Grenzwertüberschreitungen der verschiedenen Betriebsparameter können eine frühzeitige Alterung der Batteriezellen 15 des Batteriesystems 11 sowie Probleme im elektrischen Antriebstrang 10 eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs erkannt und Sicherheitsrisikos vermieden werden.Thus, operating parameters of a battery system can be determined using the described methods 11 or the individual battery cells 15 during control-related debounce times are monitored. By detecting and evaluating fault entries (N) in the event of limit violations of the various operating parameters, premature aging of the battery cells can take place 15 of the battery system 11 as well as problems in the electric powertrain 10 an electric or hybrid vehicle detected and safety risks are avoided.

Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispielen dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.The illustrated in the figures and explained in connection with these embodiments are illustrative of the invention and are not limiting for this.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011086043 A1 [0005] DE 102011086043 A1 [0005]
  • DE 102009054959 A1 [0006] DE 102009054959 A1 [0006]
  • DE 102005062873 A1 [0007] DE 102005062873 A1 [0007]

Claims (10)

Verfahren zur Überwachung von Betriebsparametern (x) eines nachladbaren Hochvolt-Batteriesystems (11) eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges während regeltechnisch bedingter Entprellzeiten, wobei das Hochvolt-Batteriesystem (11) eine Mehrzahl von miteinander verschalteten Batteriezellen (15) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter (x) des Hochvolt-Batteriesystems (11) oder der einzelnen Batteriezellen (15) während der Entprellzeiten erfasst und durch den Vergleich mit zulässigen Grenzwerten (x0) ausgewertet werden, wobei Grenzwertüberschreitungen gezählt und als Anzahl von Fehlereinträgen (N) zur weiteren Auswertung gespeichert werden.Method for monitoring operating parameters (x) of a rechargeable high-voltage battery system ( 11 ) of an electric or hybrid vehicle during control-related Entprellzeiten, the high-voltage battery system ( 11 ) a plurality of interconnected battery cells ( 15 ), characterized in that the operating parameters (x) of the high-voltage battery system ( 11 ) or the individual battery cells ( 15 ) are detected during the debounce times and evaluated by the comparison with permissible limit values (x 0 ), limit value overflows being counted and stored as a number of error entries (N) for further evaluation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Fehlereinträgen (N) mit einem vorgegebenen Referenzwert (R) verglichen wird, was dazu geeignet ist, eine frühzeitige Alterung des Hochvolt-Batteriesystems (11) zu erkennen. A method according to claim 1, characterized in that the number of fault entries (N) is compared with a predetermined reference value (R), which is suitable for early aging of the high-voltage battery system ( 11 ) to recognize. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitliche Analyse der Anzahl von Fehlereinträgen (N) durchgeführt wird, die geeignet ist, Rückschlüsse bezüglich des Beginns und der Frequenz der Fehlereinträge (N) zu ziehen.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that a temporal analysis of the number of error entries (N) is carried out, which is suitable to draw conclusions regarding the beginning and the frequency of the error entries (N). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die zeitliche Analyse die Anzahl der Fehlereinträge (N) über einen bestimmten Zeitraum (T) aufgezeichnet wird, die Anzahl der Fehlereinträge (N) gespeichert wird und somit zur späteren Auswertung bereitgestellt wird und eine Einteilung der aufgezeichneten Fehlereinträge in verschiedene Zeiträume (T) vorgenommen wird. A method according to claim 3, characterized in that for the temporal analysis, the number of error entries (N) over a certain period (T) is recorded, the number of error entries (N) is stored and thus provided for later evaluation and a division of the recorded error entries in different periods (T) is made. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Fehlereinträge (N) über der Zeit grafisch dargestellt wird und die Steigung des Graphen zur Analyse der Fehlereinträge (N) herangezogen wird.Method according to one of claims 3 or 4, characterized in that the number of error entries (N) over time is graphically displayed and the slope of the graph is used to analyze the error entries (N). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer exponentiell ansteigenden Anzahl von Fehlereinträgen (N) eine frühzeitige Alterung der Batteriezellen (15) diagnostiziert wird.Method according to Claim 5, characterized in that, given an exponentially increasing number of fault entries (N), premature aging of the battery cells ( 15 ) is diagnosed. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochvolt-Batteriesystem (11) als ein Bestandteil eines elektrischen Antriebsstranges (10) des Elektro- oder Hybridfahrzeuges eingesetzt wird, wobei bei einer exponentiell ansteigenden Anzahl von Fehlereinträgen (N) ein Problem des elektrischen Antriebsstranges (10) diagnostiziert wird.Method according to claim 6, characterized in that the high-voltage battery system ( 11 ) as a component of an electric drive train ( 10 ) of the electric or hybrid vehicle is used, with an exponentially increasing number of fault entries (N) a problem of the electric drive train ( 10 ) is diagnosed. Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsparameter (x) der Strom (I), die Spannung (U), der mittlere Strom (Irms) und die Temperatur (T) während der Entprellzeiten erfasst werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that as an operating parameter (x) of the current (I), the voltage (U), the average current (Irms) and the temperature (T) during the debounce be detected. Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Fehlereinträge (N) von einer Steuer- und/oder Regeleinheit (13), die mit dem Hochvolt-Batteriesystem (11) und einer Elektromaschine (14) des Elektro- oder Hybridfahrzeuges elektrisch verbindbar ist, durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation of the error entries (N) by a control and / or regulating unit ( 13 ) connected to the high-voltage battery system ( 11 ) and an electric machine ( 14 ) of the electric or hybrid vehicle is electrically connected, is performed. Elektrischer Antriebsstrang (10) eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges umfassend ein Hochvolt-Batteriesystem (11) und eine Elektromaschine (14), die über eine Steuer- und/oder Regeleinheit (13) elektrisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass während regeltechnisch bedingter Entprellzeiten erfasste Betriebsparameter (x) des Hochvolt-Batteriesystems (11) von der Steuer- und/oder Regeleinheit (13) mathematisch auswertbar sind, wobei Grenzwertüberschreitungen der Betriebsparameter (x) von der Steuer- und/oder Regeleinheit (13) feststellbar und als Anzahl von Fehlereinträgen (N) zählbar sind, und wobei durch einen Vergleich der Anzahl von Fehlereinträgen (N) mit einem Referenzwert (R) und/oder einer zeitlichen Analyse der Anzahl von Fehlereinträgen (N) Probleme in dem elektrischen Antriebsstrang (10) von der Steuer- und/oder Regeleinheit (13) diagnostizierbar sind.Electric drive train ( 10 ) of an electric or hybrid vehicle comprising a high-voltage battery system ( 11 ) and an electric machine ( 14 ), which are controlled by a control unit ( 13 ) are electrically connected to one another, characterized in that operating parameters (x) of the high-voltage battery system (x) detected during control-related debounce times ( 11 ) from the control and / or regulating unit ( 13 ) are mathematically evaluable, wherein limit value exceedings of the operating parameters (x) of the control and / or regulating unit ( 13 ) and can be counted as a number of fault entries (N), and by comparing the number of fault entries (N) with a reference value (R) and / or a time analysis of the number of fault entries (N) problems in the electric drive train ( 10 ) from the control and / or regulating unit ( 13 ) are diagnosable.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107742754B (en) * 2017-09-26 2020-11-17 深圳市国创动力系统有限公司 State evaluation method of lithium titanate power battery system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005062873A1 (en) 2005-12-29 2007-07-19 Robert Bosch Gmbh Method for operating a control and / or regulating device, preferably for a drive machine of a motor vehicle
DE102009054959A1 (en) 2009-12-18 2011-06-22 Robert Bosch GmbH, 70469 Method for error detection in a control unit
DE102011086043A1 (en) 2011-11-09 2013-05-16 Continental Automotive Gmbh Method for classifying operation of energy storage cell of electrical energy storage device of electric car, involves determining internal resistance of cell and permitted range of values of certain internal resistances

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4400203C1 (en) * 1994-01-05 1995-08-03 Daimler Benz Ag Method for monitoring vehicle functional components
DE10344004A1 (en) * 2003-09-23 2005-04-14 Robert Bosch Gmbh Method and device for generating an internal time base for a diagnostic function for a power amplifier module
DE102007049711A1 (en) * 2007-10-17 2009-04-23 Robert Bosch Gmbh Method for operating a control device
DE102010042748A1 (en) * 2010-10-21 2012-04-26 Robert Bosch Gmbh Method for detecting manipulations in the high-voltage network of electric and / or hybrid vehicles
DE102012221176A1 (en) * 2012-11-20 2014-05-22 Robert Bosch Gmbh Diagnostic device and method for determining a quality of an energy storage capacity of an electrical energy storage device of a motor vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005062873A1 (en) 2005-12-29 2007-07-19 Robert Bosch Gmbh Method for operating a control and / or regulating device, preferably for a drive machine of a motor vehicle
DE102009054959A1 (en) 2009-12-18 2011-06-22 Robert Bosch GmbH, 70469 Method for error detection in a control unit
DE102011086043A1 (en) 2011-11-09 2013-05-16 Continental Automotive Gmbh Method for classifying operation of energy storage cell of electrical energy storage device of electric car, involves determining internal resistance of cell and permitted range of values of certain internal resistances

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