DE102017009448A1 - Method for determining a self-discharge of a battery with at least one battery cell - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Selbstentladung einer Batterie mit wenigstens einer Batteriezelle (10), bei welchem eine Spannung der wenigstens einen Batteriezelle (10) mittels einer Messeinrichtung (12) erfasst wird. Die Spannung wird beim Ermitteln der Selbstentladung der Batterie berücksichtigt. Mittels der Messeinrichtung (12) wird zeitlich nacheinander eine Mehrzahl von Messwerten der Spannung erfasst. Die Messwerte werden einer Recheneinrichtung (16) zugeführt, welche anhand der Messwerte einen zumindest bereichsweise nicht-linearen zeitlichen Verlauf der Spannung der wenigstens einen Batteriezelle (10) bestimmt. Basierend auf dem nicht-linearen zeitlichen Verlauf der Spannung wird eine für wenigstens einen Zeitpunkt in der Zukunft erwartete Selbstentladung der Batterie abhängig von der Zeit vorhergesagt. The invention relates to a method for determining a self-discharge of a battery having at least one battery cell (10), in which a voltage of the at least one battery cell (10) by means of a measuring device (12) is detected. The voltage is taken into account when determining the self-discharge of the battery. By means of the measuring device (12), a plurality of measured values of the voltage are detected in chronological succession. The measured values are fed to a computing device (16), which uses the measured values to determine an at least partially non-linear time profile of the voltage of the at least one battery cell (10). Based on the non-linear time course of the voltage, a self-discharge of the battery expected for at least one future point in time is predicted as a function of time.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Selbstentladung einer Batterie mit wenigstens einer Batteriezelle, bei welchem eine Spannung der wenigstens einen Batteriezelle mittels einer Messeinrichtung erfasst wird. Die Spannung wird beim Ermitteln der Selbstentladung der Batterie berücksichtigt.The invention relates to a method for determining a self-discharge of a battery having at least one battery cell, in which a voltage of the at least one battery cell is detected by means of a measuring device. The voltage is taken into account when determining the self-discharge of the battery.
Die
Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass eine Vorhersage der Selbstentladung des Energiespeichers basierend auf dem mittleren Selbstentladungsstrom nicht zuverlässig möglich ist.A disadvantage here is the fact that a prediction of the self-discharge of the energy store based on the mean self-discharge current is not reliably possible.
Batterien auf Basis von Lithium-Ionen-Zellen werden aktuell in rein elektrisch angetriebenen Elektrofahrzeugen (EV, electric vehicle), Hybridfahrzeugen (HEV, hybrid electric vehicle), Steckdosen-Hybridfahrzeugen (PHEV, plug-in hybrid electric vehicle) und anderen Elektrofahrzeugen verbaut. Dafür werden mehrere Batteriezellen in Module verbaut, wobei aus einem oder mehreren dieser Module wiederum die gesamte Batterie zusammengesetzt ist. Zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit der Zellen und Batterien ist eine regelmäßige Überwachung der Zellen notwendig, sowohl im Betrieb (also bei Stromaufnahme / Stromabgabe) als auch bei Nicht-Benutzung (Nullstrom).Batteries based on lithium-ion cells are currently being used in electric-only electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) and other electric vehicles. For this purpose, several battery cells are installed in modules, wherein in turn one or more of these modules, the entire battery is composed. To ensure the functionality of the cells and batteries regular monitoring of the cells is necessary, both during operation (ie during power consumption / current delivery) and when not in use (zero current).
Die Batteriezellen (nicht ausschließlich solche auf Lithium-Ionen-Basis) unterliegen einer kontinuierlichen Selbstentladung. Das bedeutet, dass die Spannungslage und der Ladezustand (SOC = State of Charge) jeder Zelle im Verlauf der Zeit absinken, obwohl die Zelle nicht von außen über die Ableiter (Plus-Pol und Minus-Pol) entladen wird. Die Höhe der Selbstentladung ist für jede Batteriezelle anders und hängt von einer Reihe von Einflussfaktoren ab.The battery cells (not exclusively those based on lithium ions) undergo a continuous self-discharge. This means that the voltage level and the state of charge (SOC) of each cell drop over time, although the cell is not discharged from the outside via the arresters (plus pole and minus pole). The amount of self-discharge is different for each battery cell and depends on a number of factors.
Für Batterien beziehungsweise Elektrofahrzeuge können aufgrund der Selbstentladung festdefinierte Nachladeintervalle vorgesehen sein. Um eine Tiefentladung zu vermeiden, wird daher die Batterie oder Batteriezelle (innerhalb oder außerhalb eines Fahrzeugs) in fest definierten Zeitabständen, zum Beispiel alle 2 oder alle 3 Monate, nachgeladen. Dies ist aufwendig und in keiner Weise flexibel. Die zum Verhindern der Tiefentladung erforderlichen Arbeiten werden häufiger als nötig durchgeführt, weil vom schlechtesten Fall ausgegangen wird. Außerdem wird der durchschnittliche SOC der Zelle(n) durch zu häufiges Nachladen unnötig hoch gehalten, was eine vorschnelle kalendarischer Alterung der Batteriezelle(n) zur Folge hat.For batteries or electric vehicles can be provided due to the self-discharge fixed-defined Nachladeintervalle. To avoid a deep discharge, therefore, the battery or battery cell (inside or outside a vehicle) at fixed intervals, for example, every 2 or every 3 months, recharged. This is expensive and in no way flexible. The work required to prevent over-discharge is carried out more often than necessary because the worst case scenario is assumed. In addition, the average SOC of the cell (s) is kept unnecessarily high due to overcharging, resulting in premature calendar aging of the battery cell (s).
Wenn ein Batterienutzer verhindern will, dass die Batterie durch Selbstentladung in die Tiefentladung absinkt, muss also der Batterienutzer die Batterie immer wieder nachladen. Dieses Nachladen sollte jedoch bevorzugt gerade so häufig wie nötig durchgeführt werden.If a battery user wants to prevent the battery from dropping into the total discharge due to self-discharge, the battery user must always recharge the battery. However, this reloading should preferably be done just as often as necessary.
Zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit von Batteriezellen und Batterien ist des Weiteren auch eine regelmäßige Überwachung der Zellen im unverbauten Zustand vorzusehen.In order to ensure the functionality of battery cells and batteries, it is also necessary to provide for regular monitoring of the cells in the uninstalled state.
Es können zwei Zustände von Batterien und Batteriezellen unterschieden werden: Die verbauten Zellen werden durch ein aktives beziehungsweise sich selbst aktivierendes oder extern aktiviertes Batteriesteuergerät (Battery Management System, kurz BMS) regelmäßig überwacht. In einem Fahrzeug oder Stationärspeicher ist ein solches BMS typischerweise vorhanden. Sofern das BMS aktiv ist beziehungsweise sich selbst aktivieren kann, kann dies als eine Nutzung der Batterie bezeichnet werden. Bei der Lagerung hingegen sind die Zellen über längere Zeit nicht überwacht. Entweder weil die Zellen (beziehungsweise die Batterie) nicht verbaut sind, oder weil die Batterie nicht an eine externe Stromversorgung angeschlossen ist.Two states of batteries and battery cells can be distinguished: The installed cells are regularly monitored by an active or self-activating or externally activated battery management system (BMS). In a vehicle or stationary storage, such a BMS is typically present. If the BMS is active or can activate itself, this can be referred to as a use of the battery. During storage, however, the cells are not monitored for a long time. Either because the cells (or the battery) are not installed, or because the battery is not connected to an external power supply.
Bei der Lagerung von Batterien oder Batteriezellen wird daher regelmäßig ein festes Überprüfungsintervall definiert. In festgelegten Abständen wird die Batteriespannung beispielsweise durch händisches Anschließen an ein Spannungsmessgerät überprüft, und die Zelle(n) werden zur Verhinderung von Tiefentladung nachgeladen. Bei der Festlegung der Prüfintervalle wird meist von einem konstanten, linearen Abfall der Zellspannung oder des Ladezustands mit der Zeit ausgegangen.When storing batteries or battery cells, therefore, a fixed inspection interval is regularly defined. At fixed intervals, for example, the battery voltage is checked by manually connecting to a voltmeter, and the cell (s) are recharged to prevent over-discharge. When determining the test intervals, a constant, linear decrease in the cell voltage or state of charge is usually assumed over time.
Nachteil ist also auch bei dieser Anwendung, dass die Selbstentladung nicht korrekt vorhergesagt wird. Deshalb wird oft zur Sicherheit ein sehr kurzes Überprüfungsintervall festgelegt. Ferner werden die Zellen beziehungsweise Batterien nicht nach ihrem Nachladebedarf unterschieden. Disadvantage is therefore also in this application that the self-discharge is not predicted correctly. Therefore, often a very short check interval is set for security. Furthermore, the cells or batteries are not distinguished according to their Nachladebedarf.
Die Zellspannung der verbauten Batterie-Zellen in der Batterie beispielsweise im Fahrzeug wird ebenfalls überwacht. Wenn das Fahrzeug beziehungsweise die Batterie nicht benutzt wird, aber an die Bordnetzversorgung angeschlossen ist, aktiviert sich das BMS in regelmäßigen Abständen und überprüft die Zellspannungen. Wenn sich die Spannung der Zellen stark unterscheidet, beispielsweise mehr als 100 mV, so wird ein sogenannter Balancing-Vorgang aktiviert. Insbesondere wenn die Zellen in einem Batteriemodul verbaut sind, wird also ein Unterschied der Zellspannung durch das Balancing, das heißt eine geeignete (Ent-)Ladung von Zellen, ausgeglichen. Entweder wird die Zelle mit höherer Spannung mittels eines Widerstands entladen (passives Balancing), oder es wird Ladung von der Zelle oder den Zellen mit höherer Spannungslage auf die Zelle oder Zellen mit niedrigerer Spannungslage übertragen (aktives Balancing).The cell voltage of the installed battery cells in the battery, for example in the vehicle is also monitored. If the vehicle or the battery is not used, but is connected to the on-board power supply, the BMS activates at regular intervals and checks the cell voltages. If the voltage of the cells differs greatly, for example, more than 100 mV, a so-called balancing process is activated. In particular, when the cells are installed in a battery module, so a difference of the cell voltage by the balancing, that is a suitable (de) charge of cells, balanced. Either the higher-voltage cell is discharged by means of a resistor (passive balancing), or charge is transferred from the cell or cells with a higher voltage level to the cell or cells with a lower voltage level (active balancing).
Nachteil ist hierbei, dass das BMS regelmäßig nach wenigen Stunden aufwachen muss, um die Spannungslage der Zellen zu prüfen. Dabei wird Energie genutzt (Ruhestrom der Zellüberwachungseinheit und des BMS), die der Batterie selbst oder einer 12V-BordnetzVersorgung entzogen wird. Gleichzeitig erfolgt das Balancing nicht vorausschauend. Das heißt, dass nur ein aktueller Bedarf erkannt und der Balancing-Vorgang gestartet, dabei aber die zukünftige Entwicklung der Zellspannung nicht berücksichtigt wird. Dies führt möglicherweise zu unnötigen Balancing-Vorgängen und einer unnötig niederohmigen Auslegung der Balancing-Widerstände, weil immer der akute Bedarf berücksichtigt wird. Dies führt zu einem hohen Balancing-Strom, der zu einer hohen Wärmeentstehung führt. Disadvantage here is that the BMS must wake up regularly after a few hours to check the voltage of the cells. This energy is used (quiescent current of the cell monitoring unit and the BMS), which is withdrawn from the battery itself or a 12V on-board power supply. At the same time, the balancing is not anticipatory. This means that only a current need is recognized and the balancing process started, but the future development of the cell voltage is not taken into account. This may lead to unnecessary balancing operations and an unnecessarily low-impedance design of the balancing resistors because the acute need is always taken into account. This leads to a high balancing current, which leads to a high heat generation.
Auf beides, nämlich den Strom und die Wärme, muss eine Elektronik ausgelegt werden. Zudem kommt es möglicherweise zu einem unnötigen Energieverlust.On both, the electricity and the heat, electronics must be designed. In addition, there may be an unnecessary loss of energy.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen.Object of the present invention is therefore to provide an improved method of the type mentioned.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln einer Selbstentladung einer Batterie mit wenigstens einer Batteriezelle wird eine Spannung der wenigstens einen Batteriezelle mittels einer Messeinrichtung erfasst. Die Spannung wird beim Ermitteln der Selbstentladung der Batterie berücksichtigt. Hierfür wird mittels der Messeinrichtung zeitlich nacheinander eine Mehrzahl von Messwerten der Spannung erfasst. Die Messwerte werden einer Recheneinrichtung zugeführt, welche anhand der Messwerte einen zumindest bereichsweise nicht-linearen zeitlichen Verlauf der Spannung der wenigstens einen Batteriezelle bestimmt. Basierend auf dem nicht-linearen zeitlichen Verlauf der Spannung wird eine für wenigstens einen Zeitpunkt in der Zukunft erwartete Selbstentladung der Batterie abhängig von der Zeit vorhergesagt. Die erwartete Selbstentladung wird also zeitabhängig vorhergesagt, und die wenigstens eine Batteriezelle kann auf der Basis dieser Berechnung rechtzeitig nachgeladen werden. Folglich ist ein verbessertes Verfahren geschaffen.In the method according to the invention for determining a self-discharge of a battery having at least one battery cell, a voltage of the at least one battery cell is detected by means of a measuring device. The voltage is taken into account when determining the self-discharge of the battery. For this purpose, a plurality of measured values of the voltage are detected in chronological succession by means of the measuring device. The measured values are fed to a computing device which, on the basis of the measured values, determines an at least partially non-linear time profile of the voltage of the at least one battery cell. Based on the non-linear time course of the voltage, a self-discharge of the battery expected for at least one future point in time is predicted as a function of time. The expected self-discharge is thus predicted time-dependent, and the at least one battery cell can be recharged on time on the basis of this calculation. Consequently, an improved method is provided.
Ein Nachladen der wenigstens einen Batteriezelle beziehungsweise der Batterie kann so genau dann vorgenommen werden, wenn dies erforderlich ist und nicht nach einem festen und zur Sicherheit häufig besonders kurz bemessenen Nachladeintervall. So lässt sich die Zahl der Nachladevorgänge verringern, was einen verringerten Aufwand mit sich bringt. Des Weiteren lässt sich so der durchschnittliche Ladezustand insbesondere während der Lagerung der Batterie verringern, sodass eine verringerte Alterung der Batterie erreicht wird. Darüber hinaus weiß ein Batterienutzer, welchen Ladezustand seine Batterie nach einer längeren Standzeit haben wird. So kann der Batterienutzer leichter sicherstellen, dass die Batterie stets einen gewünschten Mindest-Ladezustand aufweist.A recharging of the at least one battery cell or the battery can be made so exactly when it is necessary and not for a fixed and for safety often very short-sized reload interval. This reduces the number of reloads, resulting in reduced effort. Furthermore, the average state of charge can be reduced, in particular during storage of the battery, so that a reduced aging of the battery is achieved. In addition, a battery user knows which state of charge his battery will have after a longer service life. This allows the battery user to more easily ensure that the battery always has a desired minimum charge level.
Unter einem Batterienutzer soll eine Person verstanden werden, die mit der Batterie zu tun hat und deren Funktionsfähigkeit erhalten will. Das kann sowohl der Fahrer eines Elektrofahrzeugs sein, als auch ein Mitarbeiter in einem Werk, ein Nutzer von Consumer-Elektronik, etwa eines Akku-Schraubers, oder ein Fahrer eines E-Bikes. Die Anwendung beschränkt sich nicht auf als Lithium-Ionen-Zellen ausgebildete Batteriezellen, sondern gilt für Batteriezellen allgemein.A battery user should be understood to mean a person who has to do with the battery and wants to maintain its functionality. This can be either the driver of an electric vehicle, as well as an employee in a factory, a user of consumer electronics, such as a cordless screwdriver, or a driver of an e-bike. The application is not limited to designed as lithium-ion cells battery cells, but applies to battery cells in general.
Vorzugsweise wird für wenigstens einen zukünftigen Zeitpunkt innerhalb einer ersten Zeitspanne einer vorbestimmten Dauer, insbesondere einer Dauer von bis zu 30 Tagen, die erwartete Selbstentladung basierend auf einer logarithmischen Abhängigkeit der Spannung von der Zeit bestimmt. Im Rahmen eines Kurzzeitmodells kann somit mittels der Recheneinrichtung als funktionaler Verlauf eine logarithmische Abhängigkeit bestimmt werden. Preferably, for at least one future time within a first time period of a predetermined duration, in particular a duration of up to 30 days, the expected self-discharge is determined based on a logarithmic dependence of the voltage on time. In the context of a short-term model, a logarithmic dependence can thus be determined by means of the computing device as a functional course.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn für wenigstens einen zukünftigen Zeitpunkt innerhalb einer zweiten Zeitspanne einer vorbestimmten Dauer, insbesondere einer Dauer von etwa 30 Tagen bis zu etwa 160 Tagen, die erwartete Selbstentladung basierend auf einer exponentiellen Abhängigkeit der Spannung von der Zeit bestimmt wird. Um das Langzeitverhalten der Selbstentladung zu beschreiben, kann somit mittels der Recheneinrichtung als funktionaler Verlauf eine exponentielle Annäherung bestimmt werden.It has further been found to be advantageous if, for at least one future time within a second period of a predetermined duration, in particular a duration of about 30 days to about 160 days, the expected self-discharge is determined based on an exponential dependence of the voltage on time , In order to describe the long-term behavior of the self-discharge, an exponential approximation can thus be determined by means of the computing device as a functional course.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing (s). The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Dabei zeigen:
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1 ein Ablaufdiagramm, gemäß welchem Nachladeintervalle von Batteriezellen bestimmt werden, indem ein Verfahren zur Vorhersage der Selbstentladung der Batteriezellen genutzt wird; -
2 eine zeitliche Darstellung der Abnahme des Ladezustands der Batterie, wobei eine Kurve berechnete Werte des Ladezustands angibt; -
3 ein Ablaufdiagramm, gemäß welchem basierend auf der vorhergesagten Selbstentladung von Batteriezellen die Batteriezellen sortiert werden; -
4 ein Ablaufdiagramm, gemäß welchem die mittels einer Recheneinrichtung vorhergesagte Selbstentladung der Batterie auf einer Anzeige in einem Fahrzeug oder in einer App dargestellt wird, wobei auch eine Meldung an ein Serviceteam ausgegeben werden kann; und -
5 ein Ablaufdiagramm, gemäß welchem basierend auf der mittels der Recheneinrichtung vorhergesagten Selbstentladung ein Ladungsausgleich von elektrisch miteinander verbundenen Batteriezellen der Batterie durchgeführt wird.
-
1 a flowchart, according to which recharging intervals of battery cells are determined by a method for predicting the self-discharge of the battery cells is used; -
2 a time chart of the decrease of the state of charge of the battery, wherein a curve indicates calculated values of the state of charge; -
3 a flowchart according to which the battery cells are sorted based on the predicted self-discharge of battery cells; -
4 a flowchart according to which the predicted by means of a calculator self-discharge of the battery is displayed on a display in a vehicle or in an app, wherein a message can be issued to a service team; and -
5 a flowchart, according to which, based on the predicted by the calculator self-discharge, a charge equalization of electrically interconnected battery cells of the battery is performed.
In
Durch einen passenden Fit wird der wahrscheinlichste zukünftige Verlauf der Spannung bestimmt. Hierzu werden Parameter in einem Modell so angepasst, dass durch eine funktionale Abhängigkeit der Verlauf der bisherigen aufgezeichneten Spannungswerte möglichst gut im Sinne einer Kleinste-Quadrate-Approximation (oder eines anderen Kriteriums) abgebildet wird.An appropriate fit determines the most likely future course of the stress. For this purpose, parameters in a model are adjusted such that a functional dependency maps the course of the previous recorded voltage values as well as possible in the sense of a least squares approximation (or another criterion).
Der Spannungsabfall wird jedoch vorliegend nicht linear angenommen, sondern es werden verschiedene Modelle in Abhängigkeit von der Ruhezeit der Batterie beziehungsweise der Batteriezellen
Als funktionaler Verlauf werden insbesondere eine logarithmische Abhängigkeit als Kurzzeitmodell:
Hierbei stehen die Parameter q, r und p für Zahlen, welche sich aus dem Ergebnis des Fits ergeben. Zum konkreten Anfitten der Spannungsverläufe werden die Werte aus dem Speicher
Die zeitabhängig angenommenen Spannungsverläufe stellen eine konkrete Neuerung dar, weil bisher von einem konstanten Abfall der Spannung beziehungsweise des SOC ausgegangen wurde, was zu einer festen Nachladezeit führt, zum Beispiel einem Nachladen, welches alle drei Monate durchgeführt wird. Durch die vorliegend beschriebene Zeitabhängigkeit wird demgegenüber die gesamte Berechnung sinnvoll.The time-dependent assumed voltage curves represent a concrete innovation, because previously assumed a constant drop in the voltage or the SOC, resulting in a fixed recharging time, for example, a recharge, which is carried out every three months. By contrast, the time-dependent relationship described here makes the entire calculation meaningful.
Durch eine Umrechnung in den Ladezustand (SOC) über eine Ruhespannungskennlinie kann der zukünftige Verlauf der Selbstentladung vorhergesagt werden. Er liegt bevorzugt als erwarteter SOC für die zukünftige Zeit (Tage, Wochen oder Monate) in Form einer Wertetabelle im Speicher
Durch den Nutzer wird vorzugsweise ein minimal zulässiger SOC festgelegt, bis zu dem sich die Batterie (beziehungsweise die Batteriezellen
Alternativ kann zunächst die (Ruhe-)Spannung in den zugehörigen SOC mittels der Ruhespannungskennlinie und Interpolation umgerechnet werden, und der Fit wird anschließend für die SOC-Werte direkt durchgeführt.Alternatively, first the (rest) voltage in the associated SOC can be converted by means of the rest voltage characteristic and interpolation, and the fit is then carried out directly for the SOC values.
Die vorgeschlagenen Speicherungen und Berechnungen können bei Batterien mit einem Batteriemanagementsystem (BMS) durch dieses erfolgen. Da sich die Batterie in Ruhe befindet, ist die nötige Rechenkapazität frei. Alternativ können die Abspeicherung der Daten und die Berechnungen durch eine Recheneinrichtung vorgenommen werden, welche mit den Batteriezellen
In
Im vorliegend beschriebenen Verfahren wurden einige Funktionswerte der durchgezogenen Kurve
Das Nachladen der Batterie erfolgt also nach Bedarf. Ein zu häufiges Nachladen unterbleibt. Es ergibt sich folglich eine Einsparung an Aufwand und eine Verlängerung der Lebensdauer der Batterie, weil der durchschnittliche SOC abgesenkt wird. Der Batterienutzer wird zudem frühzeitig über die voraussichtliche Selbstentladung der Batterie informiert. Der Ladungsverlust der Batterie kommt nicht mehr überraschend und in unerwarteter Höhe.The recharging of the battery is done as needed. Too frequent reloading is omitted. This results in a saving of effort and an extension of the life of the battery, because the average SOC is lowered. The battery user will also be informed early on the expected self-discharge of the battery. The charge loss of the battery is no longer surprising and at an unexpected height.
Die Messeinrichtung
Der Speicher
Des Weiteren kann eine Darstellung der berechneten Selbstentladung in einer Nutzeranzeige oder einer derartigen Anzeigeeinrichtung
Zusätzlich zur Vorausberechnung des Zellspannungsabfalls kann etwa von einem Batteriesteuergerät, welches die Recheneinrichtung
Diese Berechnung kann für alle betrachteten Batteriezellen
Weil mit der ausgeführten Berechnung bekannt ist, wie sich die Zellspannung entwickeln wird, kann sowohl in Fällen der Lagerung der Batterie als auch in Fällen der Nutzung der Batterie frühzeitig eingegriffen werden.Since it is known with the calculation carried out how the cell voltage will develop, intervention can be made early both in cases of storage of the battery and in cases of use of the battery.
Im Falle der Lagerung können anhand der Ergebnisse die Batteriezellen
Im Falle der Benutzung der Batteriezellen
Durch die frühere Kenntnis des erwarteten Spannungsverlaufs können aber auch andere Vorrichtungen beziehungsweise Verbraucher zum Ausgleich der zu erwartenden Zellspannungsunterschiede verbaut werden. Beispielsweise könnte sich das Batteriesteuergerät gezielt aus den Batteriezellen
Das Wissen über den zukünftigen Verlauf der Selbstentladung kann ebenfalls an einen Nutzer des Fahrzeugs (wie etwa den Fahrer) weitergegeben werden. Beispielsweise kann das Fahrzeug selbst oder eine zur Benutzung des Fahrzeugs vorgesehene App eine erwartete Selbstentladung bestimmen. Basierend darauf kann dem Nutzer eine Zeit angezeigt werden, die das Fahrzeug voraussichtlich höchstens ohne Nutzung bleiben kann, wenn der Nutzer vorher einen gewünschten Rest-Ladezustand angegeben hat. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn der Fahrer sein Fahrzeug am Flughafen während eines mehrmonatigen Auslandsaufenthalts abstellen möchte und sicherstellen will, dass er nach Rückkehr noch eine gewisse Strecke mit dem Fahrzeug fahren kann.The knowledge about the future course of the self-discharge can also be passed on to a user of the vehicle (such as the driver). For example, the vehicle itself or an app intended for use of the vehicle may determine an expected self-discharge. Based on this, the user may be presented with a time that the vehicle is likely to be able to remain unused at most, if the user has previously specified a desired remaining state of charge. This is advantageous, for example, if the driver wants to leave his vehicle at the airport during a stay abroad lasting several months and wants to ensure that he can still drive a certain distance with the vehicle after returning.
Gemäß
In einer weiteren Variante kann gemäß
Die Daten über die zu erwartende Selbstentladung der Batteriezellen
Alternativ kann dem Nutzer auf einem Smartphone
Bei einer weiteren, anhand von
Die berechnete zukünftige Spannungsentwicklung kann also zum Sortieren der Batterien und Batteriezellen
Die berechnete zu erwartende Selbstentladung, insbesondere zusammen mit dem Konfidenzgebiet, kann auch für die Auslegung von Balancing-Widerständen genutzt werden und/oder für die Anzeige im Fahrzeugdisplay für den Fahrer. Des Weiteren kann die zu erwartende Zeit, bis der Ladezustand durch Selbstentladung unter einen gegebenen Wert fällt, im Fahrzeugdisplay für den Fahrer dargestellt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die zu erwartende Selbstentladung, insbesondere zusammen mit dem Konfidenzgebiet, zur Anzeige in der App oder zur Verständigung des Service-Teams beziehungsweise Wartungsteams genutzt werden. Auch kann die zu erwartende Zeit, bis der Ladezustand durch Selbstentladung beziehungsweise durch das Balancing unter einen gegebenen Wert fällt, in der App oder im Fahrzeugdisplay dargestellt werden.The calculated expected self-discharge, in particular together with the confidence level, can also be used for the design of balancing resistors and / or for the display in the vehicle display for the driver. Furthermore, the expected time until the state of charge drops by self-discharge below a given value can be displayed in the vehicle display for the driver. Additionally or alternatively, the expected self-discharge, in particular together with the confidence zone, can be used to display in the app or to communicate with the service team or maintenance team. Also, the expected time until the state of charge drops by self-discharge or by the balancing below a given value can be displayed in the app or in the vehicle display.
Darüber hinaus kann eine wechselnde Stromversorgung der Zellüberwachung beziehungsweise des Batteriesteuergeräts
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Batteriezellenbattery cells
- 1212
- Messeinrichtungmeasuring device
- 1414
- SpeicherStorage
- 1616
- Recheneinrichtungcomputing device
- 1818
- Berechnungcalculation
- 2020
- Nachladevorgangreloading
- 2222
- Messwertereadings
- 2424
- Kreiscircle
- 2626
- KurveCurve
- 2828
- Konfidenzbandconfidence band
- 3030
- Sortiereinrichtungsorter
- 3232
- Nachladeeinrichtungreloading
- 3434
- BatteriesteuergerätBattery control unit
- 3636
- Rechnercomputer
- 3838
- Anzeigeeinrichtungdisplay
- 4040
- SmartphoneSmartphone
- 4242
- Ausgabeeinrichtungoutput device
- 4444
- Ausgleichseinrichtungbalancer
- 4646
- ZeitspannePeriod of time
- 4848
- ZeitspannePeriod of time
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010003421 A1 [0002]DE 102010003421 A1 [0002]
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