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DE102019200032A1 - Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems und Batteriesystem - Google Patents

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DE102019200032A1
DE102019200032A1 DE102019200032.0A DE102019200032A DE102019200032A1 DE 102019200032 A1 DE102019200032 A1 DE 102019200032A1 DE 102019200032 A DE102019200032 A DE 102019200032A DE 102019200032 A1 DE102019200032 A1 DE 102019200032A1
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battery
sensor
battery module
lowest
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DE102019200032.0A
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Ozan Demir
Christoph Woll
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems (10) für ein Elektrofahrzeug, mit einer Mehrzahl von parallel verschalteten Batteriemodulen (5), wobei jedem der Batteriemodule (5) ein Sollstrom vorgegeben wird; für jedes der Batteriemodule (5) aus dem vorgegebenen Sollstrom ein Arbeitsstrom berechnet wird; ein durch jedes Batteriemodul (5) fließender Sensorstrom von jeweils einem dem Batteriemodul (5) zugeordneten Stromsensor (15) gemessen wird; und ein Vergleich der gemessenen Sensorströme der Mehrzahl von Batteriemodulen (5) miteinander durchgeführt wird; wobei wenn der geringste der gemessenen Sensorströme von mindestens einem Sensorstrom eines anderen Batteriemoduls (5) um mindestens einen Schwellenwert abweicht, folgende Schritte ausgeführt werden:
- Vergleichen des Arbeitsstroms des Batteriemoduls (5), welches den geringsten Sensorstrom aufweist, mit dem besagten geringsten Sensorstrom;
- Erkennen eines Fehlers in dem Batteriemodul (5), welches den geringsten Sensorstrom aufweist, wenn der Arbeitsstrom um höchstens einen Grenzwert von dem besagten geringsten Sensorstrom abweicht.
Die Erfindung betrifft auch ein Batteriesystem (10) für ein Elektrofahrzeug, welches zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems für ein Elektrofahrzeug mit einer Mehrzahl von parallel verschalteten Batteriemodulen, wobei ein durch jedes Batteriemodul fließender Sensorstrom von jeweils einem dem Batteriemodul zugeordneten Stromsensor gemessen wird. Die Erfindung betrifft auch ein Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug, insbesondere für eine Baumaschine wie beispielsweise einen Bagger, welches zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
  • Stand der Technik
  • Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft vermehrt elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge, insbesondere auch Baumaschinen wie beispielsweise Bagger, zum Einsatz kommen werden. In solchen Elektrofahrzeugen werden aufladbare Batteriesysteme eingesetzt, vorwiegend um elektrische Antriebseinrichtungen mit elektrischer Energie zu versorgen. Für solche Anwendungen eignen sich insbesondere Batteriesysteme mit Lithium-Batteriezellen. Lithium-Batteriezellen zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Mehrere derartige Lithium-Batteriezellen werden elektrisch seriell als auch parallel miteinander verschaltet und zu Batteriemodulen verbunden. Ein Batteriesystem des Elektrofahrzeugs umfasst mehrere derartig ausgebildete und seriell als auch parallel miteinander verschaltete Batteriemodule.
  • Baumaschinen, wie beispielsweise Bagger, benötigen Batteriesysteme, welche eine erhöhte Spannung sowie eine erhöhte Kapazität zur Speicherung einer höheren Menge an elektrischer Energie im Vergleich zu Batteriesystemen für Personenkraftwagen aufweisen. Ein gattungsgemäßes Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug umfasst eine Mehrzahl von parallel verschalteten Batteriemodulen und eine Mehrzahl von Stromsensoren, wobei jedem der Batteriemodule jeweils ein Stromsensor zugeordnet ist. Der jeweils zugeordnete Stromsensor dient zur Messung eines Ladestroms sowie eines Entladestroms des jeweiligen Batteriemoduls.
  • Im Betrieb des Elektrofahrzeugs werden die Batteriezellen der Batteriemodule zum Antrieb des Elektrofahrzeugs und zur Versorgung weiterer Verbraucher entladen. Während des Betriebs des Elektrofahrzeugs über einen längeren Zeitraum findet eine Alterung der Batteriezellen statt, was sich in einer Verringerung der Zellkapazität bemerkbar macht. Der Innenwiderstand der Zelle nimmt dabei zu, wodurch sich die Zelle bei gleichbleibendem Strom stärker erwärmt. Daher regelt das Batterie-Managementsystem einen Entladestrom sowie einen Ladestrom des Batteriemoduls sukzessive zurück. Neben der Temperaturerhöhung führt die Kapazitätsabnahme zu einer reduzierten Leistungsabgabe, was sich in einem reduzierten Entladestrom, insbesondere bei längeren Prädiktionszeitdauern, bemerkbar macht. Auch ein Defekt von Batteriezellen in einem Batteriemodul, insbesondere bei parallel verschalteten Zellsträngen, macht sich unter anderem in einer Verringerung des Ladestroms sowie des Entladestroms des Batteriemoduls bemerkbar.
  • Ein Batteriemodul mit zu stark gealterten sowie mit defekten Batteriezellen sollte ersetzt werden. Je nach Grad der Alterung oder der Defekte sollte das Batteriemodul umgehend abgeschaltet werden, um weitere Schäden an dem Batteriesystem zu verhindern. Es ist jedoch denkbar, dass alle Batteriemodule funktionsfähig sind, und dass ein Stromsensor defekt ist und daher fehlerhafte Messwerte für den Ladestrom sowie den Entladestrom des Batteriemoduls liefert. Bei einem defekten Stromsensor ist ein Abschalten des zugehörigen Batteriemoduls nicht erforderlich; das Batteriesystem kann vielmehr weiter betrieben werden und der defekte Stromsensor kann zu einem späteren Zeitpunkt ausgetauscht werden.
  • Aus dem Dokument US 2014/0152261 A1 ist eine Vorrichtung zur Überwachung eines Batteriesystems bekannt. Die besagte Vorrichtung umfasst einen Stromsensor zur Messung eines in dem Batteriesystem fließenden Ladestroms sowie Entladestroms und einen Spannungssensor zur Messung einer Gesamtspannung des Batteriesystems.
  • Das Dokument JP 2013094032 A offenbart eine Überwachungsvorrichtung für ein Batteriesystem und eine Energiespeichervorrichtung, welche eine derartige Überwachungsvorrichtung aufweist. Die Überwachungsvorrichtung umfasst dabei einen Spannungssensor zur Messung der Spannungen von einzelnen Batteriezellen des Batteriesystems.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems für ein Elektrofahrzeug, insbesondere für eine Baumaschine wie beispielsweise einen Bagger, vorgeschlagen. Das Batteriesystem umfasst eine Mehrzahl von parallel verschalteten Batteriemodulen. Jedes der Batteriemodule umfasst ein Batteriesteuergerät. Im Betrieb des Elektrofahrzeugs wird jedem der Batteriemodule ein Sollstrom vorgegeben. Die Vorgabe des Sollstroms erfolgt beispielswiese in Abhängigkeit von einer entsprechenden Anforderung durch einen Benutzer des Elektrofahrzeugs.
  • Für jedes der Batteriemodule wird aus dem vorgegebenen Sollstrom ein Arbeitsstrom berechnet. Der berechnete Arbeitsstrom eines Batteriemoduls kann dabei kleiner als der vorgegebene Sollstrom sein. Der Arbeitsstrom eines Batteriemoduls kann beispielsweise kleiner als der Sollstrom sein, wenn ein Ladezustand des Batteriemoduls gering ist und ein zu hoher Arbeitsstrom eine zu schnelle Entladung des Batteriemoduls bewirken würde.
  • Ein durch jedes Batteriemodul fließender Strom wird von jeweils einem dem Batteriemodul zugeordneten Stromsensor gemessen. Der von dem Stromsensor gemessene Strom wird im Folgenden als Sensorstrom bezeichnet. Bei dem Sensorstrom kann es sich um einen Ladestrom zum Laden des jeweiligen Batteriemoduls sowie um einen Entladestrom zum Entladen des jeweiligen Batteriemoduls handeln.
  • Es wird ein Vergleich der gemessenen Sensorströme der Mehrzahl von Batteriemodulen miteinander durchgeführt. Das bedeutet, die einzelnen Sensorströme, die von den einzelnen Stromsensoren gemessen werden, werden nach Betrag und Richtung miteinander verglichen. Dabei wird insbesondere ermittelt, von welchem der besagten Stromsensoren der geringste Sensorstrom gemessen wird.
  • Wenn der geringste der gemessenen Sensorströme von mindestens einem Sensorstrom eines anderen Batteriemoduls um mindestens einen Schwellenwert abweicht, so werden die nachfolgend genannten Schritte ausgeführt. Mit Hilfe des Schwellenwerts werden insbesondere systemimmanente Messungenauigkeiten der eingesetzten Stromsensoren berücksichtigt. Wenn der geringste der gemessenen Sensorströme von allen anderen Sensorströmen um höchstens den Schwellenwert abweicht, so werden alle Sensorströme als annähernd gleich angesehen, und es wird davon ausgegangen, dass kein Fehler in dem Batteriesystem vorliegt.
  • Zunächst erfolgt ein Vergleichen des zuvor berechneten Arbeitsstroms des Batteriemoduls, welches den geringsten Sensorstrom aufweist, mit dem besagten geringsten Sensorstrom, der von dem dem Batteriemodul zugeordneten Stromsensor gemessen wird.
  • Es wird ein Fehler in dem Batteriemodul, welches den geringsten Sensorstrom aufweist, erkannt, wenn der Arbeitsstrom um höchstens einen Grenzwert von dem besagten geringsten Sensorstrom abweicht. Mit Hilfe des Grenzwerts werden insbesondere systemimmanente Messungenauigkeiten der eingesetzten Stromsensoren berücksichtigt. Wenn der Arbeitsstrom um höchstens den Grenzwert von dem geringsten Sensorstrom abweicht, so werden beide Ströme als annähernd gleich angesehen, und es wird davon ausgegangen, dass ein Fehler in dem Batteriemodul vorliegt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird, wenn der Arbeitsstrom des Batteriemoduls, welches den geringsten Sensorstrom aufweist, um mindestens den Grenzwert von dem besagten geringsten Sensorstrom abweicht, ein Vergleich des Arbeitsstroms des Batteriemoduls, welches den geringsten Sensorstrom aufweist, mit den Sensorströmen der anderen Batteriemodule durchgeführt.
  • Dabei wird ein Fehler in dem Stromsensor erkannt, welcher dem Batteriemodul zugeordnet ist, welches den geringsten Sensorstrom aufweist, wenn der Arbeitsstrom um höchstens den Grenzwert von den Sensorströmen der anderen Batteriemodule abweicht.
  • Ferner wird ein Fehler in dem Batteriemodul erkannt, welches den geringsten Sensorstrom aufweist, wenn der Arbeitsstrom um mindestens den Grenzwert von dem Sensorstrom mindestens eines anderen Batteriemoduls abweicht.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird, wenn der Arbeitsstrom des Batteriemoduls, welches den geringsten Sensorstrom aufweist, um mindestens den Grenzwert von dem besagten geringsten Sensorstrom abweicht, ein Vergleich des Arbeitsstroms des Batteriemoduls, welches den geringsten Sensorstrom aufweist, mit den Arbeitsströmen der anderen Batteriemodule durchgeführt.
  • Dabei wird ein Fehler in dem Stromsensor erkannt, welcher dem Batteriemodul zugeordnet ist, welches den geringsten Sensorstrom aufweist, wenn der Arbeitsstrom um höchstens den Grenzwert von den Arbeitsströmen der anderen Batteriemodule abweicht.
  • Ferner wird ein Fehler in dem Batteriemodul erkannt, welches den geringsten Sensorstrom aufweist, wenn der Arbeitsstrom um mindestens den Grenzwert von dem Arbeitsstrom mindestens eines anderen Batteriemoduls abweicht.
  • Vorzugsweise wird jedem der Batteriemodule des Batteriesystems der gleiche Sollstrom von einer zentralen Steuereinheit vorgegeben. Der besagte Sollstrom entspricht beispielsweise einem durch einen Benutzer des Elektrofahrzeugs angeforderten Gesamtstrom dividiert durch die Anzahl der parallel verschalteten Batteriemodule. Der besagte Sollstrom wird dabei von der zentralen Steuereinheit berechnet und an die Batteriesteuergeräte der Batteriemodule übertragen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist jedes der Batteriemodule ein Batteriesteuergerät mit einem Managementsystem auf, welches aus dem vorgegeben Sollstrom und mindestens einer weiteren Größe den Arbeitsstrom berechnet. Bei der weiteren Größe handelt es sich beispielsweise um einen Ladezustand des Batteriemoduls.
  • Es wird ein Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug, insbesondere für eine Baumaschine wie beispielsweise einen Bagger, vorgeschlagen. Das Batteriesystem umfasst eine Mehrzahl von parallel verschalteten Batteriemodulen. Dabei weist jedes Batteriemodul eine Mehrzahl von Batteriezellen auf. Die Batteriezellen sind innerhalb der Batteriemodule seriell und/oder parallel miteinander verschaltet. Die Batteriemodule weisen jeweils eine Systemspannung von beispielsweise 800 V auf.
  • Das Batteriesystem umfasst ferner eine zentrale Steuereinheit zur Vorgabe eines Sollstroms für die Batteriesteuergeräte der Batteriemodule. Die Steuereinheit berechnet den Sollstrom beispielswiese in Abhängigkeit von einer entsprechenden Anforderung durch einen Benutzer des Elektrofahrzeugs. Der besagte Sollstrom entspricht dann beispielsweise einem durch einen Benutzer des Elektrofahrzeugs angeforderten Gesamtstrom dividiert durch die Anzahl der parallel verschalteten Batteriemodule. Die zentrale Steuereinheit überträgt den berechneten Sollstrom dabei an die Batteriesteuergeräte der Batteriemodule.
  • Das Batteriesystem umfasst auch eine Mehrzahl von Stromsensoren zur Messung von Sensorströmen. Dabei ist jedem der Batteriemodule jeweils ein Stromsensor zugeordnet, welcher den durch das Batteriemodul fließenden Sensorstrom misst. Bei dem Sensorstrom kann es sich um einen Ladestrom zum Laden des Batteriemoduls sowie um einen Entladestrom zum Entladen des Batteriemoduls handeln.
  • Jedes der Batteriemodule des Batteriesystems weist ein Batteriesteuergerät mit einem Managementsystem zum Berechnen des Arbeitsstroms aus dem vorgegebenen Sollstrom auf. Das Managementsystem dient ferner zum Steuern und Überwachen der Batteriezellen des Batteriemoduls.
  • Das Batteriesystem ist zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Dazu weisen die zentrale Steuereinheit des Batteriesystems sowie die Batteriesteuergeräte mit den Managementsystemen der Batteriemodule beispielsweise entsprechende Hardware in Form eines Mikroprozessors und Speicher, sowie entsprechenden Programmcode auf.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet, bei einer signifikanten Abweichung von gemessenen Sensorströmen in den verschiedenen Batteriemodulen zu erkennen, ob eines der Batteriemodule oder ein Stromsensor, welcher dem Batteriemodul zugeordnet ist, einen Fehler aufweist. Dadurch ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine eindeutige Fehlerzuordnung in dem besagten Fehlerfall, was für den weiteren Betrieb des Elektrofahrzeugs von entscheidender Bedeutung ist. Insbesondere kann ein Batteriemodul umgehend abgeschaltet werden, um weitere Schäden an dem Batteriesystem zu verhindern, wenn ein Fehler in dem Batteriemodul erkannt wird. In diesem Fall steht dem Elektrofahrzeug ein Batteriemodul weniger und damit eine verringerte elektrische Leistung zur Verfügung. Wenn jedoch ein Fehler in einem der Stromsensoren erkannt wird, so kann das Elektrofahrzeug mit allen Batteriemodulen des Batteriesystems weiter betrieben werden, und der defekte Stromsensor kann zu einem späteren Zeitpunkt ausgetauscht werden. In diesem Fall stehen dem Elektrofahrzeug weiterhin alle Batteriemodule und damit die vollständige elektrische Leistung zur Verfügung. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet also eine schnelle und zuverlässige Fehlerzuordnung unter Nutzung von bekannter und vorhandener Standard-Hardware, aber mit einer neuen intelligenten Diagnosestrategie. Der Aufbau des erfindungsgemäßen Batteriesystems mit bekannten Standardkomponenten ist vorteilhaft kostengü nstig.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Batteriesystems in einem Elektrofahrzeug und,
    • 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betreiben eines Batteriesystems.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriesystems 10 in einem Elektrofahrzeug. Bei dem Elektrofahrzeug handelt es sich beispielsweise um eine Baumaschine, insbesondere um einen Bagger. Das Elektrofahrzeug umfasst einen Elektromotor 31 sowie eine Leistungselektronik 35. Die Leistungselektronik 35 ist vorliegend als Wechselrichter, beziehungsweise als Inverter, ausgestaltet. Mittels der Leistungselektronik 35 ist der vorliegend dreiphasige Elektromotor 31 ansteuerbar.
  • Das Batteriesystem 10 dient zur Versorgung der Leistungselektronik 35 mit elektrischer Energie und umfasst vorliegend drei Batteriemodule 5. Die Batteriemodule 5 sind parallel verschaltet und mit der Leistungselektronik 35 elektrisch verbunden. Dabei weist jedes Batteriemodul 5 eine Mehrzahl von Batteriezellen auf. Die Batteriezellen sind innerhalb der Batteriemodule 5 seriell und/oder parallel miteinander verschaltet. Die Batteriemodule 5 weisen jeweils eine Systemspannung von beispielsweise 800 V auf.
  • Das Batteriesystem 10 umfasst vorliegend drei Stromsensoren 15. Dabei ist jedem der Batteriemodule 5 jeweils ein Stromsensor 15 zugeordnet, welcher einen durch das Batteriemodul 5 fließenden Strom misst. Der von einem der Stromsensoren 15 gemessene Strom wird dabei als Sensorstrom bezeichnet. Bei dem Sensorstrom kann es sich um einen Ladestrom zum Laden des Batteriemoduls 5 sowie um einen Entladestrom zum Entladen des Batteriemoduls 5 handeln.
  • Das Batteriesystem 10 umfasst ferner eine zentrale Steuereinheit 20. Die Steuereinheit 20 berechnet unter anderem einen Sollstrom für die Batteriemodule 5 und überträgt den berechneten Sollstrom über eine Kommunikationsverbindung, beispielsweise ein Bussystem, an die Batteriesteuergeräte der Batteriemodule 5. Jedes der Batteriesteuergeräte der Batteriemodule 5 weist ein Managementsystem 25 auf. Das Managementsystem 25 dient zum Berechnen eines Arbeitsstroms aus dem von der Steuereinheit 20 vorgegebenen Sollstrom. Das Managementsystem 25 dient ferner zum Steuern und Überwachen der Batteriezellen des Batteriemoduls 5.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betreiben eines Batteriesystems 10. In einem Startschritt 100 werden das Elektrofahrzug und damit auch das Batteriesystem 10 gestartet. Die zentrale Steuereinheit 20 berechnet aus einer Anforderung durch einen Benutzer des Elektrofahrzeugs einen von dem Batteriesystem 10 zu liefernden Gesamtstrom. Die zentrale Steuereinheit 20 berechnet aus dem Gesamtstrom auch einen von jedem der Batteriemodule 5 zu liefernden Sollstrom.
  • Die Managementsysteme 25 der Batteriesteuergeräte der Batteriemodule 5 berechnen aus dem vorgegebenen Sollstrom jeweils einen Arbeitsstrom, welchen das jeweilige Batteriemodul 5 liefern kann.
  • In einem folgenden Schritt 101 messen die den Batteriemodulen 5 zugeordneten Stromsensoren 15 die durch die Batteriemodule 5 fließenden Sensorströme. In einem folgenden Schritt 102 werden die Sensorströme, die von den einzelnen Stromsensoren 15 gemessen werden, miteinander verglichen.
  • Wenn der geringste der gemessenen Sensorströme von allen anderen Sensorströmen um höchstens einen Schwellenwert abweicht, so werden alle Sensorströme als annähernd gleich angesehen, und es wird davon ausgegangen, dass kein Fehler in dem Batteriesystem 10 vorliegt. In diesem Fall wird der Schritt 101 wiederholt.
  • Wenn der geringste der gemessenen Sensorströme von mindestens einem Sensorstrom eines anderen Batteriemoduls 5 um mindestens einen Schwellenwert abweicht, so wird in einem Schritt 103 ermittelt, von welchem der besagten Stromsensoren 15 der geringste Sensorstrom gemessen wird. Dabei wird das Batteriemodul 5 als potentiell fehlerbehaftet detektiert, welchem der Stromsensor 15 zugeordnet ist, der den geringsten Sensorstrom misst.
  • In einem folgenden Schritt 104 wird der zuvor berechnete Arbeitsstrom des als potentiell fehlerbehaftet detektierten Batteriemoduls 5 mit dem geringsten Sensorstrom, der von dem dem besagten Batteriemodul 5 zugeordneten Stromsensor 15 gemessen wird, verglichen.
  • Wenn der Arbeitsstrom um höchstens einen Grenzwert von dem besagten geringsten Sensorstrom abweicht, so wird in einem folgenden Schritt 105 ein Fehler in dem als potentiell fehlerbehaftet detektierten Batteriemodul 5 erkannt. In diesem Fall wird das besagte fehlerhafte Batteriemodul 5 abgeschaltet. Das Batteriesystem 10 wird dann mit einem Batteriemodul 5 weniger und damit mit verringerter elektrischer Leistung weiter betrieben. Der Schritt 101 wird wiederholt.
  • Wenn der Arbeitsstrom um mehr als den Grenzwert von dem besagten geringsten Sensorstrom abweicht, so wird in einem folgenden Schritt 106 zunächst davon ausgegangen, dass kein Fehler in dem als potentiell fehlerbehaftet detektierten Batteriemodul 5 vorliegt.
  • In diesem Fall wird in einem folgenden Schritt 107 der Arbeitsstrom des als potentiell fehlerbehaftet detektierten Batteriemoduls 5 mit den Sensorströmen der anderen Batteriemodule 5 und/oder mit den Arbeitsströmen der anderen Batteriemodule 5 verglichen.
  • Wenn der Arbeitsstrom um höchstens den Grenzwert von den Sensorströmen der anderen Batteriemodule 5 und/oder den Arbeitsströmen der anderen Batteriemodule 5 abweicht, so wird in einem folgenden Schritt 108 ein Fehler in dem Stromsensor 15 erkannt, welcher dem als potentiell fehlerbehaftet detektierten Batteriemodul 5 zugeordnet ist. In diesem Fall wird kein Batteriemodul 5 abgeschaltet. Das Batteriesystem 10 wird dann mit dem fehlerhaften Stromsensor 15 weiter betrieben. Der Schritt 101 wird wiederholt.
  • Wenn der Arbeitsstrom um mindestens den Grenzwert von dem Sensorstrom und/oder dem Arbeitsstrom mindestens eines anderen Batteriemoduls 5 abweicht, so wird in einem folgenden Schritt 109 ein Fehler in dem als potentiell fehlerbehaftet detektierten Batteriemodul 5 erkannt. In diesem Fall wird das besagte fehlerhafte Batteriemodul 5 abgeschaltet. Das Batteriesystem 10 wird dann mit einem Batteriemodul 5 weniger und damit mit verringerter elektrischer Leistung weiter betrieben. Der Schritt 101 wird wiederholt.
  • Der Betrieb des Batteriesystems 10 und des Elektrofahrzeugs enden zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Endschritt 110.
  • Das Verfahren wird nachfolgend anhand einiger Zahlenbeispiele verdeutlicht. Die zentrale Steuereinheit 20 berechnet beispielsweise einen von dem Batteriesystem 10 zu liefernden Gesamtstrom von 360 A, sowie einen von jedem der Batteriemodule 5 zu liefernden Sollstrom von 120 A. Zwei der den Batteriemodulen 5 zugeordneten Stromsensoren 15 messen jeweils einen Sensorstrom von 100 A. Die Arbeitsströme dieser Batteriemodule 5 betragen jeweils 100 A. Genau einer der Stromsensoren 15 misst einen geringsten Sensorstrom von 80 A. Der Schwellenwert und der Grenzwert sind vorliegend gleich und betragen jeweils 5 A.
  • Der geringste der gemessenen Sensorströme weicht von den anderen Sensorströmen um mehr als den Schwellenwert ab. Somit wird im Schritt 103 ermittelt, von welchem der besagten Stromsensoren 15 der geringste Sensorstrom gemessen wird, und das Batteriemodul 5 wird als potentiell fehlerbehaftet detektiert, welchem der Stromsensor 15 zugeordnet ist, der den geringsten Sensorstrom misst. Im Schritt 104 wird der Arbeitsstrom des als potentiell fehlerbehaftet detektierten Batteriemoduls 5 mit dem geringsten Sensorstrom verglichen.
  • In einem Fall A beträgt der Arbeitsstrom des als potentiell fehlerbehaftet detektierten Batteriemoduls 5 beispielsweise 82 A. Der Arbeitsstrom weicht somit von dem geringsten Sensorstrom um weniger als den Grenzwert ab. Im Schritt 105 wird daher ein Fehler in dem als potentiell fehlerbehaftet detektierten Batteriemodul 5 erkannt, und das besagte fehlerhafte Batteriemodul 5 wird abgeschaltet.
  • In einem Fall B beträgt der Arbeitsstrom des als potentiell fehlerbehaftet detektierten Batteriemoduls 5 beispielsweise 100 A. Der Arbeitsstrom weicht somit von dem geringsten Sensorstrom um mehr als den Grenzwert ab. Der Arbeitsstrom weicht jedoch um weniger als den Grenzwert von den Sensorströmen der anderen Batteriemodule 5 und/oder den Arbeitsströmen der anderen Batteriemodule 5 ab. Im Schritt 108 wird daher ein Fehler in dem Stromsensor 15 erkannt, welcher dem als potentiell fehlerbehaftet detektierten Batteriemodul 5 zugeordnet ist. Es wird kein Batteriemodul 5 abgeschaltet, das Batteriesystem 10 wird mit dem fehlerhaften Stromsensor 15 weiter betrieben.
  • In einem Fall C beträgt der Arbeitsstrom des als potentiell fehlerbehaftet detektierten Batteriemoduls 5 beispielsweise 90 A. Der Arbeitsstrom weicht somit von dem geringsten Sensorstrom um mehr als den Grenzwert ab. Der Arbeitsstrom weicht auch von den Sensorströmen und/oder den Arbeitsströmen der anderen Batteriemodule 5 um mehr als den Grenzwert ab. Im Schritt 109 wird daher ein Fehler in dem als potentiell fehlerbehaftet detektierten Batteriemodul 5 erkannt, und das besagte fehlerhafte Batteriemodul 5 wird abgeschaltet.
  • Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2014/0152261 A1 [0006]
    • JP 2013094032 A [0007]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems (10) für ein Elektrofahrzeug, mit einer Mehrzahl von parallel verschalteten Batteriemodulen (5), wobei jedem der Batteriemodule (5) ein Sollstrom vorgegeben wird; für jedes der Batteriemodule (5) aus dem vorgegebenen Sollstrom ein Arbeitsstrom berechnet wird; ein durch jedes Batteriemodul (5) fließender Sensorstrom von jeweils einem dem Batteriemodul (5) zugeordneten Stromsensor (15) gemessen wird; und ein Vergleich der gemessenen Sensorströme der Mehrzahl von Batteriemodulen (5) miteinander durchgeführt wird; wobei wenn der geringste der gemessenen Sensorströme von mindestens einem Sensorstrom eines anderen Batteriemoduls (5) um mindestens einen Schwellenwert abweicht, folgende Schritte ausgeführt werden: - Vergleichen des Arbeitsstroms des Batteriemoduls (5), welches den geringsten Sensorstrom aufweist, mit dem besagten geringsten Sensorstrom; - Erkennen eines Fehlers in dem Batteriemodul (5), welches den geringsten Sensorstrom aufweist, wenn der Arbeitsstrom um höchstens einen Grenzwert von dem besagten geringsten Sensorstrom abweicht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenn der Arbeitsstrom des Batteriemoduls (5), welches den geringsten Sensorstrom aufweist, um mindestens den Grenzwert von dem besagten geringsten Sensorstrom abweicht, ein Vergleich des Arbeitsstroms des Batteriemoduls (5), welches den geringsten Sensorstrom aufweist, mit den Sensorströmen der anderen Batteriemodule (5) durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein Fehler in dem Stromsensor (15) erkannt wird, welcher dem Batteriemodul (5) zugeordnet ist, welches den geringsten Sensorstrom aufweist, wenn der Arbeitsstrom um höchstens den Grenzwert von den Sensorströmen der anderen Batteriemodule (5) abweicht.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei ein Fehler in dem Batteriemodul (5) erkannt wird, welches den geringsten Sensorstrom aufweist, wenn der Arbeitsstrom um mindestens den Grenzwert von dem Sensorstrom mindestens eines anderen Batteriemoduls (5) abweicht.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenn der Arbeitsstrom des Batteriemoduls (5), welches den geringsten Sensorstrom aufweist, um mindestens den Grenzwert von dem besagten geringsten Sensorstrom abweicht, ein Vergleich des Arbeitsstroms des Batteriemoduls (5), welches den geringsten Sensorstrom aufweist, mit den Arbeitsströmen der anderen Batteriemodule (5) durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Fehler in dem Stromsensor (15) erkannt wird, welcher dem Batteriemodul (5) zugeordnet ist, welches den geringsten Sensorstrom aufweist, wenn der Arbeitsstrom um höchstens den Grenzwert von den Arbeitsströmen der anderen Batteriemodule (5) abweicht.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei ein Fehler in dem Batteriemodul (5) erkannt wird, welches den geringsten Sensorstrom aufweist, wenn der Arbeitsstrom um mindestens den Grenzwert von dem Arbeitsstrom mindestens eines anderen Batteriemoduls (5) abweicht.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jedem der Batteriemodule (5) der gleiche Sollstrom von einer zentralen Steuereinheit (20) vorgegeben wird.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jedes der Batteriemodule (5) ein Batteriesteuergerät mit einem Managementsystem (25) aufweist, welches aus dem vorgegeben Sollstrom und mindestens einer weiteren Größe den Arbeitsstrom berechnet.
  10. Batteriesystem (10) für ein Elektrofahrzeug, umfassend eine Mehrzahl von parallel verschalteten Batteriemodulen (5), eine zentrale Steuereinheit (20) zur Vorgabe eines Sollstroms für die Batteriemodule (5), und eine Mehrzahl von Stromsensoren (15) zur Messung von Sensorströmen, wobei jedem der Batteriemodule (5) jeweils ein Stromsensor (15) zugeordnet ist, und wobei jedes der Batteriemodule (5) ein Batteriesteuergerät mit einem Managementsystem (25) zum Berechnen des Arbeitsstroms aus dem vorgegebenen Sollstrom aufweist, und wobei das Batteriesystem (10) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche eingerichtet ist.
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