DE102017200209B4

DE102017200209B4 - Verfahren zur Ermittlung einer eine momentane Gesamtkapazität eines ein Kraftfahrzeug versorgenden elektrochemischen Energiespeichers beschreibenden Kapazitätsinformation, Kraftfahrzeug und Server

Info

Publication number: DE102017200209B4
Application number: DE102017200209.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Röttinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-01-09
Filing date: 2017-01-09
Publication date: 2018-12-20
Anticipated expiration: 2037-01-10
Also published as: DE102017200209A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung einer eine momentane Gesamtkapazität eines ein Kraftfahrzeug (1) versorgenden elektrochemischen Energiespeichers (3) beschreibenden Kapazitätsinformation, umfassend folgende Schritte:
- Erfassen eines zeitlichen Spannungsverlaufs (9) am Energiespeicher (3) während eines Ladevorgangs des Energiespeichers (3);
- Auswählen eines Abschnitts (17) eines über eine Ladezustandsgröße definierten Referenzspannungsverlaufs (16) in Abhängigkeit des Spannungsverlaufs (9);
- Ermitteln einer die Veränderung (20) der Ladezustandsgröße beschreibenden Ladehubinformation in Abhängigkeit des ausgewählten Abschnitts (17); und
- Ermitteln der Kapazitätsinformation in Abhängigkeit der Ladehubinformation und einer Ladungsmengeninformation, welche eine während des Ladevorgangs durch den Energiespeicher (3) aufgenommene Ladungsmenge beschreibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer eine momentane Gesamtkapazität eines ein Kraftfahrzeug versorgenden elektrochemischen Energiespeichers beschreibenden Kapazitätsinformation. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug und einen Server.
Bei teilweise oder vollständig elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen insbesondere Elektrokraftfahrzeugen oder Plug-In-Hybrid-Kraftfahrzeugen, ist die Ermittlung der Gesamtkapazität eines elektrochemischen Energiespeichers von wichtiger Bedeutung, um die Restreichweite des Kraftfahrzeugs korrekt berechnen zu können. Bekannte Verfahren zur Ermittlung einer entsprechenden Kapazitätsinformation werten große Veränderungen des Ladezustands aus und erfordern lange Ruhephasen von beispielsweise wenigstens einer Stunde, um einen Ruhespannungsangleich zu erreichen.
Allerdings treten bei den zuvor genannten Kraftfahrzeugen für eine derartige Ermittlung der Kapazitätsinformation geeignete Betriebssituationen nur selten auf, da sich Lade- und Fahrphasen häufig unmittelbar ohne Pausen abwechseln. Die Kapazitätsinformation kann dann nur in unregelmäßigen Abständen ermittelt werden. Dies führt dazu, dass bei der Ermittlung weiterer, den Zustand des Energiespeichers beschreibender Größen eine falsche verfügbare Ladungsmenge zu Grunde gelegt wird. Die Bestimmung einer Restreichweite für den Benutzer des Kraftfahrzeugs ist in der Folge ebenfalls fehlerhaft.
Die Druckschrift DE 10 2013 201 529 A1 offenbart ein Verfahren zur Überwachung mindestens einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, wobei Grundlagendaten für die Vorhersage eines Tiefentladezustands der mindestens einen Traktionsbatterie durch ein dem Kraftfahrzeug zugeordnetes Batterieüberwachungssystem ermittelt werden.
Die Druckschrift DE 10 2015 203 803 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem ein Fahrzeug basierend auf einer Zustandsbeobachtung in Verbindung mit einer Batterie des Fahrzeugs gemäß Batteriemodellparametern für Batteriezellen der Batterie gesteuert wird. Diese werden von einem Fahrzeugsteuergerät während eines Fahrzyklus des Fahrzeugs als Rückmeldung auf Messungen von einer fahrzeugexternen Rechenvorrichtung empfangen. Die Rückmeldungen beziehen sich auf ein Batteriemodell der Zellen. Die Messungen werden von dem Steuergerät während des Fahrzyklus an die Rechenvorrichtung geschickt.
Die Druckschrift US 2014 379 183 A1 offenbart ein computerimplementiertes Verfahren, bei dem kontinuierlich Daten empfangen werden, die eine oder mehrere die Reichweite eines mittels wenigstens einer Batterie betriebenen Fahrzeugs beeinflussende Bedingungen beschreiben. Basierend auf diesen Daten werden dynamisch Reichweiteinformationen berechnet, die eine Entfernung, bis zu welcher das Fahrzeug bis zu einer Entladung der Batterie fahren kann, beschreiben.
Die Druckschrift DE 11 2009 001 553 T5 offenbart ein Verfahren zur Batteriekapazitätsschätzung. Dabei wird die Batteriekapazität als Funktion der Änderung des Ladezustands und des Nettoladungsflusses bestimmt. Es erfolgt jedoch keine Berücksichtigung von Referenzspannungswerten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ermittlung einer die momentane Gesamtkapazität eines ein Kraftfahrzeug versorgenden elektrochemischen Energiespeichers beschreibenden Kapazitätsinformation zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 12 und einem Server nach Anspruch 13 gelöst. Besondere Ausführungsarten sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren der eingangs genannten Art mit folgenden Schritten vorgeschlagen:

- Erfassen eines zeitlichen Spannungsverlaufs am Energiespeicher während eines Ladevorgangs des Energiespeichers;
- Auswählen eines Abschnitts eines über eine Ladezustandsgröße definierten Referenzspannungsverlaufs in Abhängigkeit des Spannungsverlaufs;
- Ermitteln einer die Veränderung der Ladezustandsgröße beschreibenden Ladehubinformation in Abhängigkeit des ausgewählten Abschnitts; und
- Ermitteln der Kapazitätsinformation in Abhängigkeit der Ladehubinformation und einer Ladungsmengeninformation, welche eine während des Ladevorgangs durch den Energiespeicher aufgenommene Ladungsmenge beschreibt.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, in dem über die Ladezustandsgröße, beispielsweise einen State Of Charge (SOC), beschriebenen Referenzspannungsverlauf einen Abschnitt zu identifizieren, der dem während des Ladevorgangs des elektrochemischen Energiespeichers über die Zeit erfassten Spannungsverlauf entspricht. Aus dem Abschnitt lässt sich dann die Ladehubinformation als Veränderung der Ladezustandsgröße während des Ladevorgangs ermitteln, woraus unter zusätzlicher Berücksichtigung der während des Ladevorgangs aufgenommenen Ladungsmenge die verfügbare Kapazität des Energiespeichers ermittelt werden kann. Mit anderen Worten wird der real erfasste zeitliche Spannungsverlauf anhand des bekannten Referenzspannungsverlaufs auf die Ladezustandsgröße umnormiert und die Ladungsmenge in Relation zur durch den Ladevorgang bewirkten Veränderung der Ladezustandsgröße gesetzt. Die alterungsbedingte Gesamtkapazität des Energiespeichers, kann als Produkt der Stromstärke und der Zeit, beispielsweise in Amperestunden, angegeben werden.
Die Kapazitätsinformation kann durch das erfindungsgemäße Verfahren während der regelmäßig bei Batteriekraftfahrzeugen (BEV) und Plug-In-Hybrid-Kraftfahrzeugen (PHEV) auftretenden Ladezyklen ermittelt werden und steht für eine Berechnung weiterer Zustandsinformationen des Energiespeichers, beispielsweise der Reichweite des Kraftfahrzeugs, zu späteren Zeitpunkten aktualisiert zur Verfügung. Der Benutzer des Kraftfahrzeugs kann folglich zuverlässiger über den Zustand des Energiespeichers informiert werden.
Der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Energiespeicher ist insbesondere eine Energiespeicherzelle einer aus mehreren Energiespeicherzellen gebildeten Energiespeichereinrichtung des Kraftfahrzeugs. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dementsprechend auch parallel oder konsekutiv für eine jeweilige Energiespeicherzelle durchgeführt werden, wobei jeweils ermittelte Kapazitätsinformationen zu einer den Zustand der Energiespeichereinrichtung beschreibenden Energiespeichereinrichtungsinformation zusammengefasst werden können.
Der zeitliche Spannungsverlauf kann mittels einer Messeinrichtung des Kraftfahrzeugs als Klemmenspannung des Energiespeichers erfasst werden. Es kann ein konstanter Ladestrom durch den Energiespeicher während des Ladevorgangs zugrunde gelegt werden, so dass die Quellen- oder Leerlaufspannung des Energiespeichers lediglich einen konstanten Offset zum erfassten Spannungsverlauf aufweist. Dementsprechend kann der Spannungsverlauf durch Messung der Leerlaufspannung des Energiespeichers erfasst werden. Ferner kann die Ladungsmengeninformation durch Integration des elektrischen Stroms durch den Energiespeicher über die Zeit erfasst werden.
Das Auswählen des Abschnitts und/oder das Ermitteln der Ladehubinformation und/oder das Ermitteln der Kapazitätsinformation kann mittels einer Recheneinrichtung erfolgen. Die Recheneinrichtung kann vollständig innerhalb des Kraftfahrzeugs realisiert sein. Es wird jedoch - wie im Folgenden noch detaillierter beschrieben wird - bevorzugt, wenn die Funktionen der Recheneinrichtung verteilt zwischen einem kraftfahrzeugseitigen und einem kraftfahrzeugexternen Teil der Recheneinrichtung durchgeführt werden.
Zweckmäßigerweise ist der Referenzspannungsverlauf innerhalb der Recheneinrichtung gespeichert. Der Referenzspannungsverlauf beschreibt insbesondere eine Kennlinie einer Spannung über die Ladezustandsgröße, bevorzugt den SOC. Der Referenzspannungsverlauf kann durch Messung des Zusammenhangs zwischen einer Spannung eines Referenzenergiespeichers und seines anhand der Ladezustandsgröße angegebenen Ladezustands ermittelt sein. Der Referenzenergiespeicher kann der Energiespeicher oder ein zu diesem typgleicher Energiespeicher sein. Bevorzugt wird ein während der Zellqualifikation, mit anderen Worten werksseitig, ermittelter Referenzspannungsverlauf verwendet. Das Auswählen des Abschnitts des Referenzspannungsverlaufs erfolgt beispielsweise durch ein Zuordnen wenigstens zweier Paare von Spannungswerten des Spannungsverlaufs und Referenzspannungswerten des Referenzspannungsverlaufs zueinander.
Es wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, wenn der Abschnitt derart ausgewählt wird, dass eine Abweichung zwischen Referenzspannungswerten des Referenzspannungsverlaufs und Spannungswerten des Spannungsverlaufs ein Abweichungskriterium erfüllt. Mit anderen Worten kann entlang des Referenzspannungsverlauf ein Abschnitt gesucht werden, der dem erfassten Spannungsverlauf möglichst ähnlich ist. Dazu kann ein Optimierungsverfahren verwendet werden, das eine Abweichung zwischen dem Spannungsverlauf und dem Referenzspannungsverlauf minimiert. Das Abweichungskriterium kann auch vorsehen, dass die Summe von Abweichungsmetriken zwischen einander zugeordneten Werten des Spannungsverlaufs und des Referenzspannungsverlaufs einen Schwellwert unterschreitet.
Die Veränderung der Ladezustandsgröße kann anhand zweier Ladezustandswerte für die Ladezustandsgröße ermittelt werden, deren Referenzspannungswerte jeweils einem Spannungswert des Spannungsverlaufs, insbesondere einem Spannungswert bei Beginn und einem Spannungswert bei Ende des Ladevorgangs, zugeordnet sind. Nach der Auswahl des geeigneten Abschnitts des Referenzspannungsverlaufs können mithin zwei Referenzspannungswerte innerhalb des Abschnitts und die ihnen zugeordneten Ladezustandswerte, die beispielsweise den SOC in Prozent angeben, bestimmt werden. Die Differenz dieser Ladezustandswerte ergibt dann die durch die Ladehubinformation beschriebene Veränderung der Ladezustandsgröße, die aus dem Ladevorgang resultiert.
In einer konkreten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass zur Ermittlung der Kapazitätsinformation die aufgenommene Ladungsmenge anhand der durch die Ladehubinformation beschriebenen Veränderung der Ladezustandsgröße unter Berücksichtigung einer Veränderung der Ladezustandsgröße von einem entladenen auf einen geladenen Zustand des Energiespeichers hochgerechnet wird. Dabei kann beispielsweise angenommen werden, dass die Veränderung des Ladezustands proportional zur aufgenommen Ladungsmenge ist, so dass die momentane Gesamtkapazität durch Division der aufgenommenen Ladungsmenge durch das Verhältnis der Änderung der Ladezustandsgröße während des Ladevorgangs zu der Veränderung der Ladezustandsgröße vom entladenen auf den geladenen Zustand berechnet werden kann. Die Berechnung der Kapazitätsinformation lässt sich auf diese Weise besonders effizient implementieren.
Um eine besonders präzise, die aktuellen Betriebsbedingungen des Energiespeichers berücksichtigende Kapazitätsinformation zu ermitteln, kann der Referenzspannungsverlauf in Abhängigkeit wenigstens eines kraftfahrzeugseitig ermittelten Betriebsparameters des Energiespeichers aus einem eine Vielzahl von Referenzspannungsverläufen umfassenden Kennfeld gewählt werden. Dabei kann Werten des Betriebsparameters oder Vektoren unterschiedlicher Betriebsparameter jeweils eine Kennlinie des Kennfelds zugeordnet sein. Als Betriebsparameter können ein während des Ladevorgangs fließender, insbesondere im Wesentlichen konstanter, Ladestrom und/oder ein Innenwiderstand des Energiespeichers und/oder eine Temperatur des Energiespeicher verwendet werden.
Zur Realisierung der zuvor erwähnten verteilten Ermittlung der Kapazitätsinformation wird es bevorzugt, wenn zum Durchführen zumindest eines Teils der Schritte eine Recheneinrichtung verwendet wird, die eine kraftfahrzeugseitige Steuereinrichtung und einen mit der Steuereinrichtung drahtlos kommunizierenden, kraftfahrzeugexternen Server umfasst, wobei zumindest ein Teil der Funktionen der Recheneinrichtung auf dem Server durchgeführt wird. Dadurch können auch rechen- und/oder speicherintensive Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens effizient durchgeführt werden.
Besonders bevorzugt werden das Auswählen des Abschnitts des Referenzspannungsverlaufs und/oder das Auswählen des Referenzspannungsverlaufs aus dem, insbesondere auf einer Speichereinrichtung des Servers gespeicherten, Kennfeld serverseitig durchgeführt. Dies ermöglicht beispielsweise die Verwendung besonders detaillierter und dementsprechend speicherintensiver Kennfelder. Die dafür erforderlichen Datenmengen können nämlich die Speicherkapazitäten der Steuereinrichtung überschreiten. Alternativ oder zusätzlich kann auch das Ermitteln der Kapazitätsinformation in Abhängigkeit der Ladehubinformation und der Ladungsmengeninformation serverseitig durchgeführt werden.
Die Steuereinrichtung und der Server können jeweils eine Kommunikationseinrichtung aufweisen oder mit einer solchen zur Übermittlung von Daten verbunden sein. Die drahtlose Kommunikation kann beispielsweise über eine Mobilfunkverbindung erfolgen. Die Steuereinrichtung kann insbesondere als Batteriesteuergerät (Battery Management Controller - BMC) ausgebildet sein. Der Server ist bevorzugt ein Backendserver, welcher beispielsweise vom Hersteller des Kraftfahrzeugs betrieben wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einem elektrochemischen Energiespeicher, welches zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Insbesondere weist das Kraftfahrzeug eine Steuereinrichtung auf, die in dem Verfahren als die Recheneinrichtung oder als Teil der Recheneinrichtung verwendbar ist.
Schließlich wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch einen Server, welcher zum Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, bei dem zum Durchführen zumindest eines Teils der Schritte die Recheneinrichtung verwendet wird, die die kraftfahrzeugseitige Steuereinrichtung und den mit der Steuereinrichtung drahtlos kommunizierenden, kraftfahrzeugexternen Server umfasst, wobei zumindest ein Teil der Funktionen der Recheneinrichtung auf dem Server durchgeführt wird.
Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und den erfindungsgemäßen Server übertragen, so dass auch mit diesen die zuvor genannten Vorteile erzielt werden können.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und eines erfindungsgemäßen Servers;
2 einen zeitlichen Spannungsverlauf während eines Ladevorgangs eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs;
3 einen zeitlichen Ladungsmengenverlauf während eines Ladevorgangs des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs;
4 ein Kennfeld mehrerer Referenzspannungsverläufe über eine Ladezustandsgröße für unterschiedliche Ladeströme; und
5 einen aus dem Kennfeld ausgewählten Referenzspannungsverlauf und den Spannungsverlauf über die Ladezustandsgröße.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines Kraftfahrzeugs 1 und eines Servers 2, welcher als Backendserver für das Kraftfahrzeug 1 dient. Das Kraftfahrzeug 1 ist beispielsweise als Elektrokraftfahrzeug (BEV) oder Plug-In-Hybrid-Kraftfahrzeug (PHEV) ausgebildet und aus dem öffentlichen Stromnetz elektrisch aufladbar.
Dazu weist das Kraftfahrzeug 1 einen elektrochemischen Energiespeicher 3 und eine diesem zugeordnete Messeinrichtung 4 auf, mittels welcher eine Spannung am Energiespeicher 3 und ein durch den Energiespeicher 3 fließender Strom erfassbar ist. Kraftfahrzeugseitig ist ferner eine Steuereinrichtung 5, beispielsweise in Form eines Battery Management Controllers, vorgesehen, welche zusammen mit dem Server 2 eine verteilt arbeitende Recheneinrichtung 6 ausbildet. Zur drahtlosen Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 5 und dem Server 2 weist die Recheneinrichtung 6 ferner Kommunikationseinrichtungen 7, 8 auf, mittels welchen Daten zwischen der Steuereinrichtung 5 und den Server 2, beispielsweise über ein Mobilfunknetz, austauschbar sind.
Die Steuereinrichtung 5 dient dazu, die Restreichweite des Kraftfahrzeugs 1 zu ermitteln und einem Benutzer des Kraftfahrzeugs 1 anzuzeigen. Zur Ermittlung dieser Restreichweite bedarf es einer Kapazitätsinformation, die die alterungsbedingte momentane Kapazität des Energiespeichers 3 beschreibt. Die Ermittlung dieser Kapazitätsinformation erfolgt gemäß einem Verfahren, zu dessen Durchführung das Kraftfahrzeug 1 und der Server 2 eingerichtet sind und welches im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels detailliert beschrieben wird:
2 zeigt einen zeitlichen Spannungsverlauf 9 und 3 zeigt einen zeitlichen Ladungsmengenverlauf 10 während eines Ladevorgangs des Energiespeichers 3. Der Spannungsverlauf 9 wird durch die Messeinrichtung 4 als Funktion einer Spannung U_E am Energiespeicher 3 über die Zeit t beschrieben.
Dazu erfasst die Messeinrichtung 4 die Spannung U_E , welche bei einem im Wesentlichen konstanten und derart geringen Ladestrom, dass das Verhalten reaktiver Komponenten des Energiespeichers 3 als stationär angenommen werden kann, lediglich durch einen konstanten Offset von der Leerlaufspannung des Energiespeichers 3 abweicht. Der Spannungsverlauf 9 kann dementsprechend korrigiert von der Messeinrichtung 3 bereitgestellt werden. Wie in 2 gezeigt, steigt die Spannung U_E von einem unteren Spannungswert 11 von beispielsweise 3,6 Volt nichtlinear auf einen oberen Spannungswert 12 von beispielsweise 4,1 Volt an.
Außerdem erfasst die Messeinrichtung 4 den durch den Energiespeicher 3 während des Ladevorgangs fließenden, im Wesentlichen konstanten Ladestrom, welcher über die Zeit t integriert wird und eine Ladungsmenge Q beschreibt. Es ergibt sich so der Ladungsmengenverlauf 10, welcher über die Zeit t im Wesentlichen linear auf einen Ladungsmengenwert 13 von beispielsweise 5,0 Amperestunden ansteigt.
Zu Ermittlung der Kapazitätsinformation ist auf dem Server 2 ein Kennfeld gespeichert, welches eine Vielzahl von Referenzspannungsverläufen eines mit dem Energiespeicher 3 typgleichen Referenzenergiespeichers beschreibt. Jeder Referenzspannungsverlauf ist dabei über den State Of Charge SOC, der typischerweise in Prozent angegeben wird, definiert und einer Kombination bzw. einem Vektor von Betriebsparametern des Energiespeichers 3 zugeordnet. Als Betriebsparameter werden der Ladestrom, ein Innenwiderstand des Energiespeichers 3 und eine Temperatur des Energiespeichers verwendet. Diese Betriebsparameter werden ebenfalls durch die Steuereinrichtung 5 an den Server 2 übermittelt, welcher aus dem umfangreichen Kennfeld einen Referenzspannungsverlauf auswählt.
4 zeigt exemplarisch das mehrere Referenzspannungsverläufe 14, 15, 16 einer Referenzspannung U_R umfassende Kennfeld über die Ladezustandsgröße SOC für unterschiedliche Ladeströme. Dabei ist der Referenzspannungsverlauf 14 beispielsweise einem Ladestrom von 15 Ampere, der Referenzspannungsverlauf 15 einem Ladestrom von 10 Ampere und der Referenzspannungsverlauf 16 einem Ladestrom von 3 Ampere als Betriebsparameter zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit zeigt 4 dabei lediglich ein Ausschnitt aus dem Kennfeld bezüglich einiger Ladeströme, so dass das tatsächlich serverseitig gespeicherte Kennfeld von größerer Dimension und wesentlich detaillierter ist. Der Speicherbedarf für dieses Kennfeld ist dabei so groß, dass eine fahrzeugseitige Speicherung, insbesondere in der Steuereinrichtung 5, unzweckmäßig ist.
In der vereinfachten Darstellung des Kennfelds gemäß 4 wählt der Server 2 nun anhand des durch die Steuereinrichtung 5 übermittelten Ladestroms von 3 Ampere als Betriebsparameter den Referenzspannungsverlauf 16 aus.
5 zeigt den ausgewählten Referenzspannungsverlauf 16 über die Ladezustandsgröße SOC zusammen mit dem Spannungsverlauf 9. Der Server 2 wählt in einem folgenden Verfahrensschritt einen Abschnitt 17 des Referenzspannungsverlauf 16 derart aus, dass die Spannungswerte des Spannungsverlaufs 9 in diesem Abschnitt ein Abweichungskriterium gegenüber ihnen zugeordneten Referenzspannungswerten des Referenzspannungsverlaufs 16 erfüllen. Das Abweichungskriterium kann beispielsweise ein Optimierungsverfahren beschreiben, um die Abweichung zwischen dem Spannungsverlauf 9 und im Referenzspannungsverlauf 16 im Abschnitt 17 zu minimieren. Bildlich gesprochen wird der Spannungsverlauf 9 über den Referenzspannungsverlauf 16 „gelegt“ und eine Position bester Deckungsgleichheit ermittelt. Dabei können die Referenzspannungswerte 20, 21 den Spannungswerten 11, 12 (vgl. 2) entsprechen.
Nach Auswahl dieses Abschnitts 17 ermittelt der Server 2 die Ladezustandswerte 18, 19, die dem Beginn und dem Ende des Spannungsverlaufs 9 und damit dem Beginn und dem Ende des Ladevorgangs zugeordnet sind. Eine seitens des Servers 2 ermittelte Ladehubinformation beschreibt somit eine Veränderung 22 der Ladezustandsgröße SOC, die sich bei einem an einem Referenzenergiespeicher durchgeführten Ladevorgang für diesen Spannungsverlauf ergab. Entsprechen der Ladezustandswert 18 beispielsweise 30 Prozent und der Ladezustandswert 19 beispielsweise 95 Prozent, so beträgt die Veränderung 22 der Ladezustandsgröße 65 Prozent.
Der Server 2 rechnet nun durch die Ladungsmengeninformation beschriebene aufgenommene Ladungsmenge anhand der durch die Ladehubinformation beschriebenen Veränderung 22 des Ladezustands unter Berücksichtigung einer Veränderung der Ladezustandsgröße von einem entladenen Zustand (0 Prozent) auf einen geladenen Zustand (100 Prozent) des Energiespeichers 3 hoch. In dem hier verwendeten Beispiel, bei dem während des Ladevorgangs die Ladungsmenge 13 von 5,0 Amperestunden ermittelt wurde, ergibt sich so eine momentane Kapazität von 7,7 Amperestanden, was sich aus einer Division der 5,0 Amperestunden durch die Veränderung 22 der Ladezustandsgröße von 65 Prozent ergibt.
Die die verfügbare Ladungsmenge von 7,7 Amperestunden beschreibende Kapazitätsinformation wird dann vom Server 2 über die Kommunikationseinrichtungen 7, 8 an die Steuereinrichtung 5 übertragen, wo sie beispielsweise zur Ermittlung einer dem Nutzer des Kraftfahrzeugs 1 anzuzeigenden Reichweite verwendet wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Recheneinrichtung 6 vollständig kraftfahrzeugintern realisiert, wobei die Steuereinrichtung 5 auch die zuvor beschriebenen Funktionen des Servers 2 durchführt und dementsprechend auf die Kommunikationseinrichtungen 7, 8 verzichtet werden kann. Eine derartige Verfahrensausgestaltung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn einfachere Kennfelder verwendet werden und/oder hohe Speicher- und Rechenkapazitäten im Kraftfahrzeug 1 zur Verfügung stehen.

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer eine momentane Gesamtkapazität eines ein Kraftfahrzeug (1) versorgenden elektrochemischen Energiespeichers (3) beschreibenden Kapazitätsinformation, umfassend die folgenden Schritte: - Erfassen eines zeitlichen Spannungsverlaufs (9) am Energiespeicher (3) während eines Ladevorgangs des Energiespeichers (3); - Auswählen eines Abschnitts (17) eines über eine Ladezustandsgröße definierten Referenzspannungsverlaufs (16) in Abhängigkeit des Spannungsverlaufs (9), wobei der Abschnitt (17) derart ausgewählt wird, dass eine Abweichung zwischen Referenzspannungswerten (20, 21) des Referenzspannungsverlaufs (16) und Spannungswerten (11, 12) des Spannungsverlaufs (9) ein Abweichungskriterium erfüllt; - Ermitteln einer die Veränderung (20) der Ladezustandsgröße beschreibenden Ladehubinformation in Abhängigkeit des ausgewählten Abschnitts (17); und - Ermitteln der Kapazitätsinformation in Abhängigkeit der Ladehubinformation und einer Ladungsmengeninformation, welche eine während des Ladevorgangs durch den Energiespeicher (3) aufgenommene Ladungsmenge beschreibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung (22) der Ladezustandsgröße anhand zweier Ladezustandswerte (18, 19) für die Ladezustandsgröße ermittelt wird, deren Referenzspannungswerte (20, 21) einem jeweiligen Spannungswert (11, 12) des Spannungsverlaufs (9) zugeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Kapazitätsinformation die aufgenommene Ladungsmenge anhand der durch die Ladehubinformation beschriebenen Veränderung (22) der Ladezustandsgröße unter Berücksichtigung einer Veränderung der Ladezustandsgröße von einem entladenen auf einen geladenen Zustand des Energiespeichers (3) hochgerechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzspannungsverlauf (16) in Abhängigkeit wenigstens eines kraftfahrzeugseitig ermittelten Betriebsparameters des Energiespeichers (3) aus einem eine Vielzahl von Referenzspannungsverläufen (14, 15, 16) umfassenden Kennfeld gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsparameter ein während des Ladevorgangs fließender Ladestrom und/oder ein Innenwiderstand des Energiespeichers (3) und/oder eine Temperatur des Energiespeicher (3) verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungsmengeninformation durch Integration des elektrischen Stroms durch den Energiespeicher (3) über die Zeit erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsverlauf durch Messung der Leerlaufspannung des Energiespeichers (3) erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung zumindest eines Teils der Schritte eine Recheneinrichtung (6) verwendet wird, die eine kraftfahrzeugseitige Steuereinrichtung (5) und einen mit der Steuereinrichtung (5) drahtlos kommunizierenden, kraftfahrzeugexternen Server (2) umfasst, wobei zumindest ein Teil der Funktionen der Recheneinrichtung (6) auf dem Server (2) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswählen des Abschnitts (17) des Referenzspannungsverlaufs (16) und/oder das Ermitteln der Kapazitätsinformation in Abhängigkeit der Ladehubinformation und der Ladungsmengeninformation und/oder das Auswählen des Referenzspannungsverlaufs (16) aus dem Kennfeld serverseitig durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld auf einer Speichereinrichtung des Servers (2) gespeichert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsverlauf (9) und/oder der wenigstens eine Betriebsparameter von der Steuereinrichtung (5) an den Server (2) übertragen und/oder die Kapazitätsinformation vom Server (2) an die Steuereinrichtung (5) übertragen wird.
Kraftfahrzeug mit einem elektrochemischen Energiespeicher (3), welches zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
Server, welcher zur Teilnahme an dem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 als der kraftfahrzeugexterne Server (2) eingerichtet ist.